JP4694300B2 - Method for producing photocatalyst containing layer - Google Patents
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Description
本発明は、例えば有機層のパターニング等、種々の用途に用いられる光触媒含有層、その光触媒含有層を用いたパターン形成体等に関するものである。 The present invention relates to a photocatalyst-containing layer used for various applications, such as patterning of an organic layer, and a pattern forming body using the photocatalyst-containing layer.
従来より、基材上に図案、画像、文字、回路等の種々のパターンを形成するパターン形成体の製造方法として、様々な方法が提案されており、例えば、平版印刷や、オフセット印刷、ヒートモード記録材料を用いた平版印刷原版を作製する印刷法等も用いられている。また、例えば、基材上に塗布したフォトレジスト層にパターン露光を行い、露光後、フォトレジストを現像し、さらにエッチングを行ったり、フォトレジストに機能性を有する物質を用いて、フォトレジストの露光によって目的とするパターンを直接形成する等のフォトリソグラフィーによるパターン形成体の製造方法も知られている。 Conventionally, various methods have been proposed as a method for producing a pattern forming body for forming various patterns such as designs, images, characters, and circuits on a substrate. For example, lithographic printing, offset printing, and heat mode are proposed. A printing method for producing a lithographic printing original plate using a recording material is also used. In addition, for example, pattern exposure is performed on a photoresist layer coated on a substrate, and after exposure, the photoresist is developed and further etched, or the photoresist is exposed using a substance having functionality to the photoresist. There is also known a method of manufacturing a pattern forming body by photolithography, such as directly forming a target pattern by the above.
しかしながら、例えばカラーフィルタ等に用いられる、高精細なパターン形成体を製造する際には、上記印刷法では位置精度が低い等の問題があり、用いることが難しかった。また、上記フォトリソグラフィー法においては、フォトレジストを用いるとともに、露光後に液体現像液によって現像を行ったり、エッチングを行う必要があるので、廃液を処理する必要が生じる等の問題があった。また、フォトレジストとして機能性の物質を用いた場合には、現像の際に使用されるアルカリ液等によって劣化する等の問題もあった。 However, when manufacturing a high-definition pattern forming body used for, for example, a color filter or the like, the printing method has a problem such as low positional accuracy, and is difficult to use. Further, in the photolithography method, there is a problem that a waste liquid needs to be processed because it is necessary to use a photoresist and to perform development or etching with a liquid developer after exposure. In addition, when a functional substance is used as a photoresist, there is a problem that it deteriorates due to an alkaline solution or the like used during development.
そこで、基材上に、光触媒およびバインダを含有する光触媒含有層を形成し、所定の方向から露光することにより、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により光触媒含有層の特性が変化したパターンを形成するパターン形成体の製造方法等が提案されている（特許文献１）。この方法によれば、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、容易に光触媒含有層の特性を変化させることができ、特性の差を利用して機能性部を形成することが可能なパターン形成体とすることがきる。またこの方法によれば、現像液等を用いる必要がない、という利点も有する。このような光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、エネルギーの照射によって生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。 Therefore, by forming a photocatalyst-containing layer containing a photocatalyst and a binder on a substrate and exposing from a predetermined direction, a pattern that forms a pattern in which the characteristics of the photocatalyst-containing layer are changed by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation A method for manufacturing a formed body has been proposed (Patent Document 1). According to this method, by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, the characteristics of the photocatalyst-containing layer can be easily changed, and a pattern forming body capable of forming a functional part using the difference in characteristics I can do it. This method also has the advantage that it is not necessary to use a developer or the like. The mechanism of action of such a photocatalyst is not necessarily clear, but carriers generated by irradiation of energy react directly with nearby compounds, or by active oxygen species generated in the presence of oxygen and water, It is thought to change the chemical structure of organic matter.
しかしながら、上記光触媒含有層の種類によっては、光触媒の活性が低く、パターンの形成に時間がかかる場合等があった。またこの際、光触媒含有層にエネルギーを長時間照射した場合には、エネルギーの回り込み等により、パターンが太ってしまい、高精細なパターンを形成することが難しい等の問題があった。 However, depending on the type of the photocatalyst-containing layer, the photocatalyst activity is low, and it takes time to form a pattern. At this time, when the photocatalyst-containing layer is irradiated with energy for a long time, there is a problem that the pattern becomes thick due to wraparound of energy and it is difficult to form a high-definition pattern.
そこで、短時間で、高い活性を示す光触媒含有層、およびこの光触媒含有層を用いたパターン形成体等の提供が望まれている。 Therefore, it is desired to provide a photocatalyst-containing layer exhibiting high activity in a short time, and a pattern forming body using the photocatalyst-containing layer.
本発明は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層であって、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記高圧水銀ランプから照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上であることを特徴とする光触媒含有層を提供する。 The present invention is a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst, and when an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp having an illuminance of 550 lux, the integrated energy amount irradiated from the high-pressure mercury lamp Provided is a photocatalyst-containing layer, wherein the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals is 1.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst when the value is 2000 mJ / m 2 .
本発明によれば、上記紫外線が照射された際の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が所定の値以上であることから、光触媒含有層中での光触媒の活性が高く、短時間における活性酸素種の発生効率が高いものとすることができる。したがって、短時間で効率よく有機物の分解や変性を行うことが可能な光触媒含有層とすることができ、種々の高精細なパターンの形成に用いることが可能なものとすることができる。 According to the present invention, the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals when irradiated with the ultraviolet rays is not less than a predetermined value, so that the photocatalytic activity in the photocatalyst-containing layer is high, and active oxygen in a short time The seed generation efficiency can be high. Therefore, it can be set as the photocatalyst containing layer which can decompose and modify | denaturate organic substance efficiently in a short time, and can be used for formation of various high-definition patterns.
上記発明においては、上記光触媒が、少なくとも二酸化チタンを含むことが好ましい。二酸化チタンは、バンドギャップエネルギーが高いため、活性酸素種の発生効率を高いものとすることができるからである。また、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であるからである。 In the said invention, it is preferable that the said photocatalyst contains at least titanium dioxide. This is because titanium dioxide has a high band gap energy, so that the generation efficiency of active oxygen species can be increased. Further, it is chemically stable, non-toxic and easily available.
また、本発明は、基材と、上記基材上に形成され、エネルギー照射に伴う上記光触媒の作用により特性が変化する上記光触媒含有層とを有し、上記光触媒含有層の特性がパターン状に変化した特性変化パターンを有することを特徴とするパターン形成体を提供する。 The present invention also includes a base material and the photocatalyst-containing layer that is formed on the base material and whose characteristics are changed by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, and the characteristics of the photocatalyst-containing layer are patterned. There is provided a pattern forming body characterized by having a changed characteristic change pattern.
本発明によれば、上記光触媒含有層がエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するものであることから、光触媒含有層にエネルギーをパターン状に照射することにより、特性変化パターンが形成されたものとすることができる。またこの際、上記光触媒の活性が高いことから、特性変化パターンが短時間で効率よく形成されたものとすることができ、高精細な特性変化パターンを有するパターン形成体とすることができるのである。 According to the present invention, since the characteristics of the photocatalyst-containing layer change due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, a characteristic change pattern is formed by irradiating the photocatalyst-containing layer with energy in a pattern. Can be. At this time, since the activity of the photocatalyst is high, the characteristic change pattern can be efficiently formed in a short time, and a pattern forming body having a high-definition characteristic change pattern can be obtained. .
また、本発明は、基材と、上記基材上に形成された上記光触媒含有層と、上記光触媒含有層上に形成され、エネルギー照射に伴う上記光触媒の作用により特性が変化する特性変化層とを有し、上記特性変化層の特性がパターン状に変化した特性変化パターンを有することを特徴とするパターン形成体を提供する。 The present invention also includes a base material, the photocatalyst-containing layer formed on the base material, a characteristic change layer that is formed on the photocatalyst-containing layer and whose characteristics are changed by the action of the photocatalyst upon energy irradiation. The pattern forming body is characterized by having a characteristic change pattern in which the characteristic of the characteristic change layer is changed into a pattern.
本発明によれば、上記光触媒含有層が形成されていることから、上記光触媒含有層にエネルギー照射することにより、特性変化層の特性が変化するものとすることができ、複雑な工程等を経ることなく、容易に特性変化パターンが形成されたものとすることができる。またこの際、上記光触媒含有層中の光触媒は活性が高いことから、上記特性変化パターンが、短時間で効率よく形成されたものとすることができ、高精細なパターン状に特性変化パターンが形成されたパターン形成体とすることができるのである。 According to the present invention, since the photocatalyst-containing layer is formed, by irradiating the photocatalyst-containing layer with energy, the characteristics of the characteristic change layer can be changed, and complicated processes and the like are performed. The characteristic change pattern can be easily formed without any problem. At this time, since the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer has high activity, the characteristic change pattern can be formed efficiently in a short time, and the characteristic change pattern is formed in a high-definition pattern. It is possible to obtain a patterned body.
また、本発明は、対向して配置される対向基板に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用を及ぼして、特性の変化した特性変化パターンを形成するために用いられる光触媒含有層側基板であって、基体と、上記基体上に形成された上記光触媒含有層とを有することを特徴とする光触媒含有層側基板を提供する。 Further, the present invention is a photocatalyst-containing layer side substrate used for forming a characteristic change pattern having changed characteristics by exerting an action of a photocatalyst associated with energy irradiation on a counter substrate disposed oppositely, There is provided a photocatalyst-containing layer side substrate comprising a base and the photocatalyst-containing layer formed on the base.
本発明によれば、上記光触媒含有層中の光触媒の活性が高いことから、光触媒含有層側基板と対向基板とを対向させて配置し、エネルギー照射した場合、短時間で効率よく、対向基板の特性を効率よく変化させることができる。 According to the present invention, since the photocatalyst-containing layer has a high activity in the photocatalyst-containing layer, when the photocatalyst-containing layer side substrate and the counter substrate are arranged to face each other and irradiated with energy, the photocatalyst-containing layer side substrate and the counter substrate efficiently The characteristics can be changed efficiently.
また本発明は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層に、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記高圧水銀ランプから照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上である上記光触媒含有層のみを選択する検査工程を有することを特徴とする光触媒含有層の製造方法を提供する。 Further, according to the present invention, when an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from a high pressure mercury lamp having an illuminance of 550 lux on a photocatalyst containing layer containing at least a photocatalyst, the integrated energy amount irradiated from the high pressure mercury lamp is A photocatalyst comprising an inspection step of selecting only the photocatalyst-containing layer having a concentration of electron spins derived from hydroxy radicals of 1.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst at 2000 mJ / m 2 A method for producing a containing layer is provided.
本発明によれば、上記紫外線が照射された際の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が所定の値以上である光触媒含有層のみを選択することから、活性が高く、短時間で効率よく、有機物の分解や変性等を行うことが可能な光触媒含有層のみを製造することができる。 According to the present invention, since only the photocatalyst-containing layer in which the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals when irradiated with the ultraviolet rays is a predetermined value or higher is selected, the activity is high, and it is efficient in a short time. Only a photocatalyst-containing layer capable of decomposing or modifying organic substances can be produced.
本発明は、対向基板と、基体、および上記基体上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板とを対向させて配置し、パターン状にエネルギー照射することにより、上記対向基板上に特性の変化した特性変化パターンを形成してパターン形成体を製造するパターン形成体の製造方法であって、
上記光触媒含有層に、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記高圧水銀ランプから照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上である上記光触媒含有層側基板のみを選択する検査工程を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法を提供する。
According to the present invention, a counter substrate, a base, and a photocatalyst-containing layer side substrate having a photocatalyst-containing layer formed on the base and containing at least a photocatalyst are disposed facing each other, and energy irradiation is performed in a pattern. A pattern forming body manufacturing method for manufacturing a pattern forming body by forming a characteristic change pattern having changed characteristics on the counter substrate,
When an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp with an illuminance of 550 lux on the photocatalyst-containing layer, the cumulative energy amount irradiated from the high-pressure mercury lamp is 2000 mJ / m 2 . Provided is a pattern forming body manufacturing method comprising an inspection step of selecting only the photocatalyst-containing layer side substrate having a concentration of electron radicals derived from hydroxy radicals of 1.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst. To do.
本発明によれば、上記検査工程において、光触媒含有層の電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記紫外線が照射された際の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が、所定の値以上である光触媒含有層側基板のみが選択される。したがって、光触媒の活性が高い光触媒含有層側基板のみがパターン形成体の製造に用いられ、高精細な特性変化パターンを有するパターン形成体を、短時間で効率よく製造することができる。 According to the present invention, in the inspection step, when the electron spin resonance spectrum of the photocatalyst-containing layer is measured, the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals when irradiated with the ultraviolet rays is a predetermined value or more. Only the inclusion layer side substrate is selected. Therefore, only the photocatalyst containing layer side substrate having high photocatalytic activity is used for the production of the pattern forming body, and the pattern forming body having a high-definition characteristic change pattern can be efficiently produced in a short time.
本発明によれば、光触媒含有層に含有される光触媒の活性が高く、短時間での光触媒による活性酸素種の発生効率が高いものとすることができる。したがって、短時間で効率よく光触媒の作用を発揮させることが可能であり、種々の用途に用いられる光触媒含有層とすることができる、という効果を奏するものである。 According to the present invention, the activity of the photocatalyst contained in the photocatalyst containing layer is high, and the generation efficiency of active oxygen species by the photocatalyst in a short time can be made high. Therefore, the effect of the photocatalyst can be exhibited efficiently in a short time, and an effect is obtained that the photocatalyst-containing layer can be used for various applications.
本発明は、有機層のパターニング等、種々の用途に用いられる光触媒含有層、その光触媒含有層を用いたパターン形成体等に関するものである。以下、それぞれについてわけて説明する。 The present invention relates to a photocatalyst-containing layer used for various applications such as patterning of an organic layer, a pattern forming body using the photocatalyst-containing layer, and the like. Each will be described separately below.
Ａ．光触媒含有層
まず、本発明の光触媒含有層について説明する。本発明の光触媒含有層は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層であって、所定の光源から、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記光源から照射された積算エネルギー量が所定の値となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上であることを特徴とするものである。
A. First, the photocatalyst containing layer of the present invention will be described. The photocatalyst-containing layer of the present invention is a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst. When an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from a predetermined light source, the integrated energy amount irradiated from the light source is predetermined. The concentration of electron spins derived from hydroxy radicals when the value is equal to or greater than 1.0 × 10 18 spins per gram of the photocatalyst.
酸素や水の存在下、光触媒を含有する光触媒含有層にエネルギーを照射した場合、活性酸素種が発生し、この活性酸素種が有機物の分解や変性に寄与することとなる。そこで、光触媒の活性が高く、短時間で発生する活性酸素種の量が多い光触媒含有層であれば、短時間で効率よく光触媒の効果を発揮することができ、有機物からなる層のパターニング等、種々の用途に用いることが可能となる。このようなエネルギー照射に伴う光触媒の活性度の評価は、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）法により行うことができる。具体的には、電子スピン共鳴法により、所定の光源から紫外線を照射し、一定のエネルギー量を光触媒含有層に与えた際における活性酸素種の発生量、すなわちヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度を算出することにより、行うことができる。この電子スピンの濃度が高い光触媒含有層ほど、短時間で多量の活性酸素種を発生させることが可能であり、光触媒の活性が高いといえる。 When the photocatalyst-containing layer containing photocatalyst is irradiated with energy in the presence of oxygen or water, active oxygen species are generated, and this active oxygen species contributes to decomposition and modification of organic matter. Therefore, if the photocatalyst-containing layer has a high photocatalytic activity and a large amount of active oxygen species generated in a short time, the photocatalytic effect can be efficiently exhibited in a short time, such as patterning a layer made of an organic substance, It can be used for various applications. Evaluation of the activity of the photocatalyst accompanying such energy irradiation can be performed by an electron spin resonance (ESR) method. Specifically, the amount of active oxygen species generated when a certain amount of energy is applied to the photocatalyst containing layer by irradiating ultraviolet rays from a predetermined light source by electron spin resonance, that is, the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals is determined. This can be done by calculating. It can be said that the photocatalyst-containing layer having a higher electron spin concentration can generate a larger amount of active oxygen species in a shorter time and has a higher photocatalytic activity.
本発明の光触媒含有層においては、所定の光源から紫外線を照射し、照射されたエネルギー量が所定量となった際の、光触媒１ｇ当たりのヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が、所定の値以上であることから、光触媒含有層中に含有される光触媒の活性が高く、短時間での活性酸素種の生成効率が高いものとすることができる。したがって、本発明の光触媒含有層を用いることにより、短時間で効率よく、有機物の分解や変性等を行うことができ、本発明の光触媒含有層を、例えば有機物からなる層のパターニング等、種々の用途に用いることができるのである。 In the photocatalyst-containing layer of the present invention, the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals per 1 g of the photocatalyst when the amount of energy irradiated by irradiating ultraviolet rays from a predetermined light source becomes a predetermined amount is a predetermined value or more. Therefore, the activity of the photocatalyst contained in the photocatalyst containing layer is high, and the production efficiency of active oxygen species in a short time can be increased. Therefore, by using the photocatalyst-containing layer of the present invention, it is possible to efficiently decompose or modify organic substances in a short time, and the photocatalyst-containing layer of the present invention can be used in various ways such as patterning of layers made of organic substances. It can be used for applications.
ここで、本発明における光触媒含有層は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層であって、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記高圧水銀ランプから照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上、中でも５．０×１０１８スピン以上であることが好ましい。これにより、光触媒含有層中での光触媒の活性が高いものであるということができ、短時間で効率よく有機物の分解等を行うことが可能な光触媒含有層とすることができるからである。また、電子スピンの濃度が上記範囲以上であれば、光触媒含有層を例えば有機物からなる層のパターニングに用いる場合、エネルギーの回り込み等によって、パターンが太ってしまうことがなく、高精細なパターンを形成することが可能となるからである。なお、上記積算エネルギー量とは、光触媒含有層に紫外線の照射を開始してから照射されたエネルギー量の総量のことをいう。 Here, the photocatalyst-containing layer in the present invention is a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst, and when the electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp having an illuminance of 550 lux, the high-pressure mercury lamp The concentration of electron spins derived from hydroxy radicals when the cumulative amount of energy irradiated from 1 is 2000 mJ / m 2 is 1.0 × 10 18 spins or more, especially 5.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst. It is preferable. Thereby, it can be said that the activity of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer is high, and it can be a photocatalyst containing layer capable of efficiently decomposing organic matter in a short time. Also, if the concentration of electron spin is above the above range, when the photocatalyst-containing layer is used for patterning of a layer made of an organic material, for example, a high-definition pattern is formed without the pattern becoming thick due to entrainment of energy, etc. Because it becomes possible to do. The cumulative energy amount refers to the total amount of energy irradiated after the irradiation of ultraviolet rays on the photocatalyst containing layer is started.
また上記電子スピンの濃度が上記値以上となるのは、上記光源から照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２以下、中でも１５００ｍＪ／ｍ２以下、特に１０００ｍＪ／ｍ２以下となる時であることが好ましい。これにより、光触媒含有層中の光触媒が、より少ないエネルギー量で活性化されるものとすることができ、有機物の分解や変性等に要する時間を短縮できるからである。 Also the concentration of the electron spin is equal to or greater than the value, the accumulated amount of energy irradiated from the light source is 2000 mJ / m 2 or less, preferably 1500 mJ / m 2 or less, it is particularly when the 1000 mJ / m 2 or less Is preferred. This is because the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer can be activated with a smaller amount of energy, and the time required for decomposition or modification of organic matter can be shortened.
本発明に用いられる光源としては、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプであって、上記エネルギー量紫外線を照射可能なものであれば特に限定されるものではない。 The light source used in the present invention is not particularly limited as long as it is a high-pressure mercury lamp with an illuminance of 550 lux, and can irradiate the energy amount ultraviolet rays.
ここで、上記電子スピンの濃度は、紫外線照射、低温測定可能な電子スピン共鳴装置により行い、得られた紫外線照射時の信号強度を、スピン濃度既知のＤＰＰＨ標準試薬を測定した場合の信号強度と比較することで求めることができる。詳細な算出方法は、「電子スピン共鳴」（株式会社講談社 １９９１年発行）に記載されている方法とすることができる。 Here, the concentration of the electron spin is determined by an electron spin resonance apparatus capable of measuring ultraviolet irradiation and low temperature, and the signal intensity at the time of ultraviolet irradiation obtained is the signal intensity when measuring a DPPH standard reagent with a known spin concentration. It can be obtained by comparison. A detailed calculation method may be a method described in “Electron Spin Resonance” (Kodansha 1991).
なお、上記光触媒含有層が、光触媒の作用により発生する活性酸素種と反応を起こす含有物を有していない場合においては、紫外線照射により発生する活性酸素種、すなわちヒドロキシラジカル由来の信号強度から、ヒドロキシラジカル由来の電子スピン濃度を求めることができる。また、上記光触媒含有層が、光触媒の作用により発生する活性酸素種と反応を起こす含有物を有している場合においては、ヒドロキシラジカル由来の信号強度と、活性酸素種と反応を起こした含有物由来の信号強度とから、ヒドロキシラジカル由来の電子スピン濃度を求めることができる。 In the case where the photocatalyst-containing layer does not have a substance that reacts with the active oxygen species generated by the action of the photocatalyst, from the active oxygen species generated by ultraviolet irradiation, that is, the signal intensity derived from the hydroxy radical, The electron spin concentration derived from the hydroxy radical can be determined. In the case where the photocatalyst-containing layer has a substance that reacts with the active oxygen species generated by the action of the photocatalyst, the signal intensity derived from the hydroxy radical and the substance that has reacted with the active oxygen species The electron spin concentration derived from the hydroxy radical can be determined from the signal intensity derived from the origin.
なお、上記電子スピン共鳴法によれば、光触媒含有層の膜状態での光触媒の活性を測定することができ、実際に、光触媒含有層を例えば有機物からなる層のパターニングに用いる場合等と同様の条件で、光触媒の活性を測定することができる、という利点を有している。 In addition, according to the electron spin resonance method, the activity of the photocatalyst in the film state of the photocatalyst-containing layer can be measured. It has the advantage that the activity of the photocatalyst can be measured under certain conditions.
本発明における光触媒含有層の膜厚は、通常１μｍ以下、中でも１００ｎｍ以下とされる。 The film thickness of the photocatalyst-containing layer in the present invention is usually 1 μm or less, particularly 100 nm or less.
ここで、上述したような光触媒含有層は、少なくとも光触媒を含有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば光触媒単体からなるものであってもよく、また光触媒と各種添加剤等とを含有するもの等であってもよい。 Here, the photocatalyst-containing layer as described above is not particularly limited as long as it contains at least a photocatalyst. For example, the photocatalyst-containing layer may be composed of a single photocatalyst, or a photocatalyst and various additives. The thing etc. which contain may be sufficient.
本発明において、上記光触媒含有層のヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度を上記値以上とする方法としては、例えば光触媒含有層中に光触媒活性向上用添加剤を添加して、光触媒表面の光触媒活性を向上させる方法や、光触媒含有層中における光触媒の分散性を良好なものとし、効率よく活性酸素種を発生させる方法等が挙げられる。 In the present invention, as a method for increasing the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals in the photocatalyst containing layer to the above value or more, for example, by adding an additive for improving photocatalytic activity in the photocatalyst containing layer, the photocatalytic activity on the surface of the photocatalyst And a method of improving the dispersibility of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer and generating active oxygen species efficiently.
上記光触媒活性向上用添加剤としては、例えば金属の酸化物や塩化物、硫化物、硫酸化物、硝酸化物、有機酸塩等が挙げられ、より具体的には、酸化スズ、塩化鉄、硝酸亜鉛、酢酸銀等が挙げられる。 Examples of the additive for improving the photocatalytic activity include metal oxides, chlorides, sulfides, sulfates, nitrates, and organic acid salts, and more specifically, tin oxide, iron chloride, zinc nitrate. And silver acetate.
また、上記光触媒含有層中における光触媒の分散性を向上させる方法としては、例えば光触媒含有層形成の際に、液性を酸性とすることにより、光触媒粒子同士の電気的反発力を利用して分散性を向上させる方法や、光触媒が凝集しないように、分散剤や凝集防止剤を添加する方法、また各成分が均一に分散するよう、一定条件下で攪拌、分散を行う方法、光触媒体を取り巻くバインダ成分を嵩高くして凝集を防止する方法等が挙げられる。 Further, as a method for improving the dispersibility of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer, for example, when forming the photocatalyst-containing layer, the liquid property is made acidic, and the dispersion is performed by utilizing the electric repulsive force between the photocatalyst particles. A method of improving the property, a method of adding a dispersant or an anti-agglomeration agent so that the photocatalyst does not aggregate, a method of stirring and dispersing under constant conditions so that each component is uniformly dispersed, and a photocatalyst body Examples thereof include a method of increasing the binder component to prevent aggregation.
また、上記光触媒含有層を形成する際に用いられる洗浄方法、乾燥方法等を適宜選択することによっても、上記光触媒含有層のヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度を上記値以上とすることができる。
上記洗浄方法としては、例えば、光触媒含有層を傷つけないよう注意しながら、表面を純水で洗浄する方法が好ましく用いられる。ここで、表面を洗浄する際、圧力の高い流水を用いてしまうと、逆に光触媒含有層の膜質劣化や光触媒活性低下を引き起こすので、純水槽に１分間程浸漬させた後、軽く純水でリンスする方法が好ましい。上記洗浄方法を用いることにより、光触媒表面に吸着し、活性酸素種をトラップしてしまう不純物を除去することができるからである。
また、上記乾燥方法としては、例えば、光触媒含有層形成用塗工液を塗布後室温下でしばらく静置した後、ホットプレート上で除々に加温しながら水の沸点以上まで温度を上げ、そのまま１時間加熱乾燥させ、上述の洗浄を行った後、さらに１時間加熱乾燥させる方法を用いることが好ましい。これにより、光触媒が凝集せずに水分を取り除くことができるからである。
Moreover, the density | concentration of the electron spin derived from the hydroxy radical of the said photocatalyst containing layer can be more than the said value also by selecting suitably the washing | cleaning method used when forming the said photocatalyst containing layer, the drying method, etc.
As the cleaning method, for example, a method of cleaning the surface with pure water while taking care not to damage the photocatalyst-containing layer is preferably used. Here, when cleaning the surface, if high-pressure running water is used, the photocatalyst-containing layer is deteriorated in film quality or photocatalytic activity. Therefore, after being immersed in a pure water tank for about 1 minute, lightly with pure water. A method of rinsing is preferred. This is because by using the cleaning method, impurities adsorbed on the surface of the photocatalyst and trapping active oxygen species can be removed.
In addition, as the drying method, for example, after applying the photocatalyst-containing layer forming coating solution, after standing for a while at room temperature, the temperature is raised to the boiling point or higher of water while gradually heating on a hot plate, It is preferable to use a method of heating and drying for 1 hour, performing the above-described washing, and further heating and drying for 1 hour. This is because moisture can be removed without the photocatalyst agglomerating.
また、上述したような光触媒含有層は、少なくとも光触媒を含有するものであればよく、光触媒単体で製膜されたものであってもよく、また光触媒とバインダとから構成されているものであってもよい。また、上記光触媒としては、半導体として知られる例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。また半導体以外としては、金属錯体や銀なども用いることができ、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。 Further, the photocatalyst-containing layer as described above may be one containing at least a photocatalyst, may be a film formed of a single photocatalyst, and is composed of a photocatalyst and a binder. Also good. Examples of the photocatalyst that are known as semiconductors include titanium dioxide (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 ). In addition to semiconductors, metal complexes, silver, and the like can also be used, and one or a mixture of two or more selected from these can be used.
本発明においては、特に二酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。二酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。 In the present invention, titanium dioxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium dioxide includes an anatase type and a rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium dioxide is preferred. Anatase type titanium dioxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
このようなアナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。 Examples of such anatase type titanium dioxide include hydrochloric acid peptizer type anatase type titania sol (STS-02 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (average particle size 7 nm), ST-K01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), nitric acid solution An anatase type titania sol (TA-15 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. (average particle size 12 nm)) and the like can be mentioned.
また光触媒の粒径は小さいほど好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。上述したように、光触媒の粒径が小さいほど、光触媒含有層中での光触媒の表面積を大きいものとすることができ、上記電子スピンの濃度を高いものとすることができるからである。 The smaller the particle size of the photocatalyst, the better. The average particle size is preferably 50 nm or less, and it is particularly preferable to use a photocatalyst of 20 nm or less. As described above, the smaller the particle size of the photocatalyst, the larger the surface area of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer, and the higher the electron spin concentration.
光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることができる。真空製膜法により光触媒含有層を形成することにより、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒含有層とすることが可能である。 Examples of a method for forming a photocatalyst-containing layer composed only of a photocatalyst include a method using a vacuum film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vacuum deposition method. By forming the photocatalyst-containing layer by a vacuum film forming method, it is possible to obtain a photocatalyst-containing layer that is a uniform film and contains only the photocatalyst.
また、光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合は、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。ここで用いられる無定形チタニアとしては、例えば四塩化チタン、硫酸チタン等のチタンの無機塩の加水分解、脱水縮合、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタン等の有機チタン化合物を酸存在下において加水分解、脱水縮合によって得ることができる。次いで、４００℃〜５００℃における焼成によってアナターゼ型チタニアに変性し、６００℃〜７００℃の焼成によってルチル型チタニアに変性することができる。 Examples of a method for forming a photocatalyst-containing layer consisting of only a photocatalyst include a method in which amorphous titania is formed on a substrate and then phase-changed to crystalline titania by firing when the photocatalyst is titanium dioxide. . As the amorphous titania used here, for example, hydrolysis, dehydration condensation, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetrabutoxytitanium, titanium inorganic salts such as titanium tetrachloride and titanium sulfate, An organic titanium compound such as tetramethoxytitanium can be obtained by hydrolysis and dehydration condensation in the presence of an acid. Next, it can be modified to anatase titania by baking at 400 ° C. to 500 ° C. and modified to rutile type titania by baking at 600 ° C. to 700 ° C.
一方、光触媒含有層にバインダを用いる場合は、バインダの主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えばオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。 On the other hand, when a binder is used for the photocatalyst-containing layer, one having a high binding energy such that the main skeleton of the binder is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst is preferable, and examples thereof include organopolysiloxane.
このようにオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、上記光触媒含有層は、光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンとを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することができる。 When organopolysiloxane is used as a binder in this way, the photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing the photocatalyst and the binder organopolysiloxane in a solvent together with other additives as necessary. It can be formed by applying this coating solution on a substrate. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The application can be performed by a known application method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as a binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
また、バインダとして無定形シリカ前駆体を用いることができる。この無定形シリカ前駆体は、一般式ＳｉＸ４で表され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。 An amorphous silica precursor can be used as the binder. This amorphous silica precursor is represented by the general formula SiX 4, X is a halogen, a methoxy group, an ethoxy group or a silicon compound an acetyl group or the like, and silanol or average molecular weight of 3,000 or less, their hydrolysates Polysiloxane is preferred.
具体的には、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が挙げられる。また、この場合には、無定形シリカの前駆体と光触媒の粒子とを非水性溶媒中に均一に分散させ、基材上に空気中の水分により加水分解させてシラノールを形成させた後、常温で脱水縮重合することにより光触媒含有層を形成できる。シラノールの脱水縮重合を１００℃以上で行えば、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。また、これらの結着剤は、単独あるいは２種以上を混合して用いることができる。 Specific examples include tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetramethoxysilane. In this case, the amorphous silica precursor and the photocatalyst particles are uniformly dispersed in a non-aqueous solvent, and hydrolyzed with moisture in the air on the substrate to form silanol, and then at room temperature. A photocatalyst-containing layer can be formed by dehydration condensation polymerization at If dehydration condensation polymerization of silanol is carried out at 100 ° C. or higher, the degree of polymerization of silanol increases and the strength of the film surface can be improved. Moreover, these binders can be used individually or in mixture of 2 or more types.
バインダを用いた場合の光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％の範囲で設定することができる。 When the binder is used, the content of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer can be set in the range of 5 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight.
また、光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、界面活性剤を含有させることができる。具体的には、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 In addition to the photocatalyst and the binder, the photocatalyst containing layer can contain a surfactant. Specifically, hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, Surflon S-141, 145 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Dainippon Megafac F-141, 144 manufactured by Ink Chemical Industry Co., Ltd., Footgent F-200, F251 manufactured by Neos Co., Ltd., Unidyne DS-401, 402 manufactured by Daikin Industries, Ltd., Fluorard FC-170 manufactured by 3M Co., Ltd. Fluorine-based or silicone-based nonionic surfactants such as 176, and cationic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants can also be used.
さらに、光触媒含有層には上記の界面活性剤の他にも、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリルニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマー等を含有させることができる。 In addition to the above surfactants, the photocatalyst-containing layer includes polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, melamine resin, polycarbonate, Polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, oligomers, polymers, etc. It can be included.
さらに、光触媒含有層には上記の光触媒、バインダ、界面活性剤のほかに、塩化鉄、硝酸銅、酸化錫、酢酸銀等の、金属塩、金属酸化物や、金、銀、銅、鉄等金属微粒子や、トリアゾールのような紫外線吸収色素を含有させることができる。 In addition to the photocatalyst, binder, and surfactant, the photocatalyst-containing layer includes metal salts, metal oxides such as iron chloride, copper nitrate, tin oxide, and silver acetate, gold, silver, copper, iron, and the like. Metal fine particles and ultraviolet absorbing pigments such as triazole can be contained.
Ｂ．パターン形成体
次に、本発明のパターン形成体について説明する。本発明のパターン形成体は、層構成により、２つの実施態様がある。以下、それぞれの態様ごとに詳しく説明する。
B. Next, the pattern forming body of the present invention will be described. The pattern forming body of the present invention has two embodiments depending on the layer structure. Hereinafter, each aspect will be described in detail.
１．第１実施態様
まず、本発明の第１実施態様におけるパターン形成体について説明する。本実施態様のパターン形成体は、基材と、上記基材上に形成され、エネルギー照射に伴う上記光触媒の作用により特性が変化する上記光触媒含有層とを有し、上記光触媒含有層の特性がパターン状に変化した特性変化パターンを有することを特徴とするものである。
1. First Embodiment First, the pattern forming body in the first embodiment of the present invention will be described. The pattern forming body of the present embodiment has a base material, and the photocatalyst-containing layer that is formed on the base material and whose properties change due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. It has a characteristic change pattern changed into a pattern.
本実施態様のパターン形成体は、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成され、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する光触媒含有層２とを有するものであり、光触媒含有層２に、特性が変化した特性変化パターン３が形成されているものである。
For example, as shown in FIG. 1, the pattern-formed body of this embodiment includes a base material 1 and a photocatalyst-containing layer 2 that is formed on the base material 1 and whose characteristics are changed by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation. That is, the photocatalyst-containing layer 2 is formed with a
本実施態様によれば、上記光触媒含有層がエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するものであることから、光触媒含有層にパターン状にエネルギーを照射することにより、複雑な工程等を経ることなく上記特性変化パターンが形成されたものとすることができる。 According to this embodiment, since the photocatalyst-containing layer changes its characteristics due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation, the photocatalyst-containing layer is subjected to complicated processes by irradiating energy in a pattern. The characteristic change pattern can be formed without any problem.
従来、上述したようなエネルギー照射に伴う光触媒の作用を利用して特性変化パターンを形成する際、光触媒の活性が低く、長時間エネルギーが照射された場合には、エネルギーの回りこみ等によって、パターンが太ってしまい、高精細なパターンが形成することができないことがあった。しかしながら、本実施態様においては、光触媒含有層中の光触媒の活性が高いことから、短時間で効率よく高精細に特性変化パターンを形成することができる。したがって、特性変化パターンのパターンが太ってしまうこと等なく、高精細な特性変化パターンが形成された高品質なパターン形成体とすることができるのである。
以下、本実施態様のパターン形成体について、各構成ごとに詳しく説明する。
Conventionally, when a characteristic change pattern is formed using the action of a photocatalyst associated with energy irradiation as described above, if the photocatalyst is low in activity and irradiated with energy for a long time, the pattern is generated due to entrainment of energy, etc. May become thicker and a high-definition pattern may not be formed. However, in this embodiment, since the activity of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer is high, the characteristic change pattern can be efficiently formed with high definition in a short time. Therefore, it is possible to obtain a high-quality pattern forming body on which a high-definition characteristic change pattern is formed without causing the characteristic change pattern to become thick.
Hereinafter, the pattern formation body of this embodiment is demonstrated in detail for every structure.
ａ．光触媒含有層
まず、本実施態様に用いられる光触媒含有層について説明する。本実施態様に用いられる光触媒含有層は、上述した「Ａ．光触媒含有層」の項で説明した光触媒含有層が基材上に形成されたものであって、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するものである。また光触媒含有層表面には、特性がパターン状に変化した特性変化パターンが形成されている。
a. Photocatalyst containing layer First, the photocatalyst containing layer used for this embodiment is demonstrated. The photocatalyst-containing layer used in the present embodiment is formed by forming the photocatalyst-containing layer described in the above-mentioned section “A. Photocatalyst-containing layer” on the substrate, and is characterized by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. Is something that changes. In addition, a characteristic change pattern in which characteristics are changed in a pattern is formed on the surface of the photocatalyst containing layer.
ここで、上記エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するとは、光触媒含有層にエネルギー照射がされた際、光触媒の作用により発生した活性酸素種等により表面の有機基が分解または変性等され、表面の特性が変化することをいう。なお本実施態様における光触媒含有層の特性変化の種類は、特に限定されるものではない。例えば光触媒含有層の表面に存在する有機基が分解または変性等されて濡れ性が変化するもの等であってもよく、また光触媒含有層表面の接着性が変化するもの等であってもよい。 Here, the characteristic changes due to the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation means that when the photocatalyst containing layer is irradiated with energy, the surface organic group is decomposed or modified by the active oxygen species generated by the action of the photocatalyst. This means that the surface properties change. In addition, the kind of characteristic change of the photocatalyst containing layer in this embodiment is not particularly limited. For example, the organic group present on the surface of the photocatalyst containing layer may be decomposed or modified to change the wettability, and the photocatalyst containing layer surface may change the adhesiveness.
本実施態様においては上記の中でも特に光触媒含有層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下する層であることが好ましい。これにより、特性変化パターンとそれ以外の部分との濡れ性の差を利用して、特性変化パターンに沿って高精細に機能性部を形成可能なものとすることができるからである。 In this embodiment, among the above, the photocatalyst-containing layer is particularly preferably a layer whose contact angle with the liquid on the surface is lowered by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. This is because the functional part can be formed with high definition along the characteristic change pattern by utilizing the difference in wettability between the characteristic change pattern and the other part.
このようにエネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する光触媒含有層は、上述した光触媒含有層のバインダとして、光触媒の作用により特性が変化する材料を用いたもの等とすることができる。このようなバインダとしては、バインダの主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えば特開２０００−２４９８２１号公報に記載されてい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等を用いることができる。 As described above, the photocatalyst-containing layer whose characteristics are changed by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation can be a material using the material whose characteristics are changed by the action of the photocatalyst as the binder of the above-described photocatalyst-containing layer. As such a binder, those having a high binding energy such that the main skeleton of the binder is not decomposed by photoexcitation of the above-mentioned photocatalyst are preferable. For example, an organo group having a fluoroalkyl group described in JP-A No. 2000-249821 is used. Polysiloxane or the like can be used.
また、上記特性変化パターンの形成方法としては、例えば図２に示すように、上記光触媒含有層２に例えばフォトマスク１１等を用いてエネルギー１２をパターン状に照射し（図２（ａ））、光触媒含有層２の特性を変化させて特性変化パターン３を形成する方法等が挙げられる（図２（ｂ））。 Further, as a method of forming the characteristic change pattern, for example, as shown in FIG. 2, the photocatalyst-containing layer 2 is irradiated with energy 12 in a pattern using, for example, a photomask 11 or the like (FIG. 2A). Examples thereof include a method of changing the characteristics of the photocatalyst-containing layer 2 to form the characteristic change pattern 3 (FIG. 2B).
ここで、本実施態様でいうエネルギー照射（露光）とは、光触媒含有層表面の特性を変化させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、可視光の照射に限定されるものではない。 Here, the energy irradiation (exposure) in the present embodiment is a concept including irradiation of any energy ray capable of changing the characteristics of the surface of the photocatalyst containing layer, and is limited to irradiation of visible light. is not.
通常このようなエネルギー照射に用いられる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは１５０ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、上述したように光触媒含有層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。 Usually, the wavelength of light used for such energy irradiation is set in the range of 400 nm or less, preferably in the range of 150 nm or more and 380 nm or less. This is because, as described above, the preferred photocatalyst used in the photocatalyst-containing layer is titanium dioxide, and light having the above-described wavelength is preferable as the energy for activating the photocatalytic action by the titanium dioxide.
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上述したような光源を用い、フォトマスクを介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。 Examples of light sources that can be used for such energy irradiation include mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lamps, and various other light sources. In addition to the method of performing pattern irradiation using a light mask using a light source as described above, it is also possible to use a method of drawing and irradiating in a pattern using a laser such as excimer or YAG.
また、上記エネルギーの照射方向は、後述する基材が透明である場合は、基材側からであってもよく、また光触媒含有層側からであってもよい。一方、基材が不透明な場合は、光触媒含有層側からエネルギー照射を行う必要がある。 Moreover, when the base material mentioned later is transparent, the irradiation direction of the energy may be from the base material side or from the photocatalyst containing layer side. On the other hand, when the substrate is opaque, it is necessary to irradiate energy from the photocatalyst containing layer side.
なお、上記特性変化パターン形成に際してのエネルギーの照射量は、光触媒含有層表面の特性の変化が行われるのに必要な照射量とする。なお、本実施態様においては、上記光触媒の活性が高いことから、短時間で上記特性変化パターンを形成することができるのである。 In addition, the irradiation amount of energy in forming the characteristic change pattern is set to an irradiation amount necessary for changing the characteristics of the surface of the photocatalyst containing layer. In this embodiment, since the photocatalyst has high activity, the characteristic change pattern can be formed in a short time.
またこの際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、より感度を上昇させることが可能となり、効率的な特性の変化を行うことができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。 Further, at this time, it is preferable in that the sensitivity can be further increased by irradiating the photocatalyst-containing layer with energy while heating and the characteristic can be changed efficiently. Specifically, it is preferable to heat within a range of 30 ° C to 80 ° C.
ｂ．基材
次に、本実施態様のパターン形成体に用いられる基材について説明する。本実施態様に用いられる基材は、パターン形成体の用途や、上記エネルギーの照射方向等により適宜選択される。このような基材として具体的には、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材等を挙げることができる。また、基材は、必要に応じてアルカリ溶出防止用やガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものであってもよい。
b. Next, the base material used for the pattern forming body of this embodiment will be described. The base material used in this embodiment is appropriately selected depending on the application of the pattern forming body, the irradiation direction of the energy, and the like. Specific examples of such a base material include non-flexible transparent rigid materials such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, and synthetic quartz plates, or flexibility such as transparent resin films and optical resin plates. A transparent flexible material having Further, the base material may be subjected to surface treatment for preventing alkali elution, imparting gas barrier properties or other purposes as required.
またさらに、基材表面と上記光触媒含有層との密着性を向上させるために、基材上にアンカー層が形成されていてもよい。このようなアンカー層としては、例えば、シラン系、チタン系のカップリング剤等を挙げることができる。 Furthermore, an anchor layer may be formed on the base material in order to improve the adhesion between the base material surface and the photocatalyst-containing layer. Examples of such an anchor layer include silane-based and titanium-based coupling agents.
ｃ．パターン形成体
本実施態様のパターン形成体は、上記基材および光触媒含有層を有するものであれば、特に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば遮光部等、適宜有していてもよい。
c. Pattern-formed body The pattern-formed body of the present embodiment is not particularly limited as long as it has the above-described base material and photocatalyst-containing layer, and may have, for example, a light-shielding part as necessary. Good.
２．第２実施態様
次に、本発明のパターン形成体の第２実施態様について説明する。本発明のパターン形成体の第２実施態様は、基材と、上記基材上に形成された上記光触媒含有層と、上記光触媒含有層上に形成され、エネルギー照射に伴う上記光触媒の作用により特性が変化する特性変化層とを有し、上記特性変化層の特性がパターン状に変化した特性変化パターンを有することを特徴とするものである。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the pattern forming body of the present invention will be described. The second embodiment of the pattern forming body of the present invention is characterized by the action of the photocatalyst that is formed on the base material, the photocatalyst containing layer formed on the base material, and the photocatalyst containing layer and is irradiated with energy. And a characteristic change layer in which the characteristic of the characteristic change layer changes in a pattern.
本実施態様のパターン形成体は、例えば図３に示すように、基材１と、その基材１上に形成された光触媒含有層２と、光触媒含有層２上に形成された特性変化層４とを有し、上記特性変化層４には、特性がパターン状に変化した特性変化パターン３が形成されているものである。
For example, as shown in FIG. 3, the pattern forming body of this embodiment includes a base material 1, a photocatalyst containing layer 2 formed on the base material 1, and a
本実施態様によれば、上記光触媒含有層が形成されていることから、上記光触媒含有層中の光触媒の作用によって、特性変化層の特性を変化させることができ、複雑な工程等を経ることなく、容易に特性変化パターンが形成されたものとすることができる。 According to this embodiment, since the photocatalyst-containing layer is formed, the characteristics of the characteristic change layer can be changed by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer, and the complicated process or the like is not performed. The characteristic change pattern can be easily formed.
また上述したように、光触媒含有層中の光触媒の触媒活性が低い場合には、パターンが太ってしまい、上記特性変化パターンのような高精細なパターンを形成することができない場合があった。しかしながら、本実施態様においては、光触媒含有層中の光触媒の活性が高いことから、短時間で効率よく高精細に特性変化パターンが形成されたものとすることができる。したがって、高精細な特性変化パターンを有する高品質なパターン形成体とすることができるのである。 Further, as described above, when the catalytic activity of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer is low, the pattern becomes thick, and it may be impossible to form a high-definition pattern such as the characteristic change pattern. However, in this embodiment, since the activity of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer is high, the characteristic change pattern can be formed efficiently and precisely in a short time. Therefore, a high-quality pattern forming body having a high-definition characteristic change pattern can be obtained.
以下、本実施態様のパターン形成体に用いられる特性変化層について説明する。なお、本実施態様に用いられる光触媒含有層については、「Ａ．光触媒含有層」の項で説明したものと同様であり、基材については、上述した第１実施態様で用いられるものと同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Hereinafter, the characteristic change layer used for the pattern forming body of this embodiment will be described. The photocatalyst containing layer used in this embodiment is the same as that described in the section “A. Photocatalyst containing layer”, and the substrate is the same as that used in the first embodiment described above. Because there is, detailed explanation here is omitted.
ａ．特性変化層
本実施態様に用いられる特性変化層としては、上記光触媒含有層上に形成され、エネルギー照射に伴う上記光触媒の作用により特性が変化するものであって、特性がパターン状に変化した特性変化パターンを有するものである。
a. Characteristic changing layer The characteristic changing layer used in the present embodiment is formed on the photocatalyst-containing layer, and the characteristic is changed by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation, and the characteristic is changed into a pattern. It has a change pattern.
ここで、上記エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するとは、エネルギー照射がされた際、光触媒含有層中の光触媒の作用により発生した活性酸素種等により表面の有機基が分解または変性等され、表面の特性が変化することをいう。なお本実施態様における特性変化層の特性変化の種類は、特に限定されるものではない。例えば特性変化層の表面に存在する有機基が分解または変性等されて濡れ性が変化するもの等であってもよく、また特性変化層表面の接着性が変化するもの等であってもよい。 Here, the characteristic changes due to the action of the photocatalyst accompanying the above-mentioned energy irradiation means that when the energy is irradiated, the organic groups on the surface are decomposed or modified by the active oxygen species generated by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer. It means that the surface characteristics change. In addition, the kind of characteristic change of the characteristic change layer in this embodiment is not specifically limited. For example, an organic group present on the surface of the property change layer may be decomposed or modified to change the wettability, and the property change layer surface may have a different adhesive property.
本実施態様においては上記の中でも特に特性変化層が、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により、表面の液体との接触角が低下する層であることが好ましい。これにより、特性変化パターンとそれ以外の部分との濡れ性の差を利用して、特性変化パターンに沿って高精細に機能性部を形成可能なものとすることができるからである。 In the present embodiment, among the above, the characteristic change layer is preferably a layer whose contact angle with the liquid on the surface is lowered by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation. This is because the functional part can be formed with high definition along the characteristic change pattern by utilizing the difference in wettability between the characteristic change pattern and the other part.
このような特性変化層としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化する層であれば、特に限定されるものではなく、例えば第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された層とすることができる。 Such a property change layer is not particularly limited as long as the property changes due to the action of the photocatalyst associated with energy irradiation. For example, the same material as the binder in the photocatalyst containing layer of the first embodiment is used. It can be a layer formed by.
また、上記特性変化パターンの形成方法としては、上記光触媒含有層に、所定の方向からパターン状にエネルギーを照射することにより行うことができる。このような特性変化パターンの形成に用いられるエネルギーや、エネルギーの照射方法等については、上述した第１実施態様と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Moreover, as a formation method of the said characteristic change pattern, it can carry out by irradiating the said photocatalyst containing layer with energy in a pattern form from a predetermined direction. Since the energy used for forming such a characteristic change pattern, the energy irradiation method, and the like can be the same as those in the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted here.
ｂ．パターン形成体
本実施態様のパターン形成体は、上記基材、光触媒含有層、および特性変化層を有するものであれば、特に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば遮光部等、適宜有していてもよい。
b. Pattern Forming Body The pattern forming body of the present embodiment is not particularly limited as long as it has the base material, the photocatalyst-containing layer, and the characteristic change layer. You may have.
Ｃ．光触媒含有層側基板
次に、本発明の光触媒含有層側基板について説明する。本発明の光触媒含有層側基板は、対向して配置される対向基板に、エネルギー照射に伴う光触媒の作用を及ぼして、特性の変化した特性変化パターンを形成するために用いられる光触媒含有層側基板であって、基体と、上記基体上に形成された上記光触媒含有層とを有することを特徴とするものである。
C. Next, the photocatalyst containing layer side substrate of the present invention will be described. The photocatalyst-containing layer side substrate of the present invention is used to form a characteristic change pattern having changed characteristics by exerting a photocatalyst action associated with energy irradiation on a counter substrate disposed opposite to the photocatalyst-containing layer side substrate. And it has a base | substrate and the said photocatalyst containing layer formed on the said base | substrate, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の光触媒含有層側基板は、例えば図４に示すように、基体５と、その基体５上に形成された光触媒含有層２とを有するものである。本発明の光触媒含有層側基板は、例えば図５に示すように、活性酸素種等によって表面の有機基が分解や変性等されて特性が変化する対向基板７と、光触媒含有層側基板６の光触媒含有層２とが対向するように配置されて用いられるものであり（図５（ａ））、この状態で所定の方向からフォトマスク１１等を用いてエネルギー１２を照射することにより、対向基板７の特性がパターン状に変化した特性変化パターン３を形成するものである（図５（ｂ））。
The photocatalyst containing layer side substrate of the present invention has, for example, a base 5 and a photocatalyst containing layer 2 formed on the base 5 as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, the photocatalyst-containing layer side substrate of the present invention comprises a counter substrate 7 whose characteristics are changed by decomposition or modification of surface organic groups by active oxygen species, and the photocatalyst-containing layer side substrate 6. The photocatalyst-containing layer 2 is disposed and used so as to oppose (FIG. 5A). In this state, the counter substrate is irradiated with energy 12 using a photomask 11 or the like from a predetermined direction. The
従来、上記光触媒含有層側基板における光触媒の活性が低い場合には、エネルギーを長時間照射する必要があり、エネルギーの回りこみ等により、高精細なパターンが形成できない、という問題があった。しかしながら、本発明においては、上述したように、上記光触媒含有層中の光触媒の活性が高く、活性酸素種の生成効率が高いことから、短時間で対向基板の特性を変化させることが可能であり、高精細なパターンを形成可能な光触媒含有層側基板とすることができるのである。 Conventionally, when the activity of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer side substrate is low, it is necessary to irradiate energy for a long time, and there is a problem that a high-definition pattern cannot be formed due to entrainment of energy. However, in the present invention, as described above, since the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer has high activity and high generation efficiency of active oxygen species, it is possible to change the characteristics of the counter substrate in a short time. The photocatalyst-containing layer side substrate can form a high-definition pattern.
以下、本発明に用いられる基体について説明する。なお、上記光触媒含有層としては、「Ａ．光触媒含有層」の項で説明したものと同様であるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Hereinafter, the substrate used in the present invention will be described. The photocatalyst-containing layer is the same as that described in the section “A. Photocatalyst-containing layer”, and a detailed description thereof is omitted here.
ａ．基体
本発明に用いられる基体について説明する。本発明に用いられる基体としては、上記光触媒含有層を形成可能なものであれば、特に限定されるものではなく、可撓性を有するもの、例えば樹脂製フィルム等であってもよいし、可撓性を有さないもの、例えばガラス基板等であってもよい。これは、エネルギー照射方法により適宜選択される。また、上記基体のエネルギー透過性は、対向基板のパターニングの際に照射されるエネルギーの照射方向により適宜選択される。
a. Substrate The substrate used in the present invention will be described. The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it can form the photocatalyst-containing layer, and may be a flexible material such as a resin film. What does not have flexibility, for example, a glass substrate etc., may be sufficient. This is appropriately selected depending on the energy irradiation method. Further, the energy permeability of the substrate is appropriately selected depending on the irradiation direction of the energy irradiated when patterning the counter substrate.
なお、基体表面と光触媒含有層との密着性を向上させるため、また光触媒の作用による基体の劣化を防ぐために基体上に中間層を形成するようにしてもよい。このような中間層としては、シラン系、チタン系のカップリング剤、反応性スパッタ法やＣＶＤ法等により作製したシリカ膜等が挙げられる。 An intermediate layer may be formed on the substrate in order to improve adhesion between the substrate surface and the photocatalyst-containing layer and to prevent deterioration of the substrate due to the action of the photocatalyst. Examples of such an intermediate layer include silane-based and titanium-based coupling agents, silica films prepared by a reactive sputtering method, a CVD method, and the like.
ｂ．光触媒含有層側基板
次に、本発明の光触媒含有層側基板について説明する。本発明の光触媒含有層側基板は、上述した基体および光触媒含有層を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば上記光触媒含有層上や基体上に遮光部や、その遮光部上にプライマー層等が形成されているもの等であってもよい。
b. Next, the photocatalyst containing layer side substrate of the present invention will be described. The photocatalyst-containing layer side substrate of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-described substrate and photocatalyst-containing layer. For example, a light-shielding part on the photocatalyst-containing layer or the substrate, or a primer layer or the like formed on the light-shielding part may be used.
また、本発明に用いられる対向基板としては、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により特性が変化するものであれば、特に限定されるものではない。例えばエネルギー照射に伴う光触媒により特性が変化する樹脂層のみからなるものであってもよく、また例えば基材上に特性が変化する特性変化層等が形成されたもの等であってもよい。 In addition, the counter substrate used in the present invention is not particularly limited as long as the characteristics are changed by the action of the photocatalyst accompanying the energy irradiation. For example, it may be composed of only a resin layer whose characteristics are changed by a photocatalyst accompanying energy irradiation, or may be one in which a characteristic changing layer or the like whose characteristics are changed is formed on a substrate.
なお、上記特性変化の種類は、特に限定されるものではなく、例えば特性変化層等の表面に存在する有機基が分解または変性等されて濡れ性が変化するもの等であってもよく、また特性変化層等の表面の接着性が変化するもの等であってもよい。 The type of the property change is not particularly limited. For example, the property change layer or the like may be one in which wettability is changed by decomposition or modification of an organic group present on the surface. It may be one that changes the adhesiveness of the surface, such as a characteristic change layer.
このような対向基板としては、例えば上述した「Ｂ．パターン形成体」の第２実施態様で説明した特性変化層等を有するものとすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Such a counter substrate can have, for example, the characteristic change layer described in the second embodiment of the “B. pattern forming body” described above, and a detailed description thereof will be omitted here.
ここで、本発明の光触媒含有層側基板は、上述したようにエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性等される有機基を含有する対向基板等と対向させて用いられるものであるが、この際、光触媒含有層側基板は、実質的に光触媒の作用が対向基板等の表面に及ぶような状態で配置されて用いられる。この場合、実際に物理的に接触している状態の他、所定の間隔を隔てて配置されることが好ましく、間隙をおいて配置される場合には、２００μｍ以下とされることが好ましい。 Here, the photocatalyst-containing layer side substrate of the present invention is used as opposed to a counter substrate containing an organic group that is decomposed or modified by the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation as described above. At this time, the photocatalyst-containing layer side substrate is arranged and used in such a state that the action of the photocatalyst substantially reaches the surface of the counter substrate or the like. In this case, in addition to the actual physical contact, it is preferably arranged at a predetermined interval, and when arranged with a gap, it is preferably 200 μm or less.
本発明においてこのような間隙は、パターン精度が極めて良好であり、光触媒の感度も高く、対向基板等の特性変化の効率が良好である点を考慮すると特に０．２μｍ〜１０μｍの範囲内、好ましくは１μｍ〜５μｍの範囲内とすることが好ましい。このような間隙の範囲は、特に間隙を高い精度で制御することが可能である小面積の対向基板等に対して特に有効である。 In the present invention, such a gap is particularly preferably in the range of 0.2 μm to 10 μm, considering that the pattern accuracy is extremely good, the sensitivity of the photocatalyst is high, and the efficiency of changing the characteristics of the counter substrate and the like is good. Is preferably in the range of 1 μm to 5 μm. Such a range of the gap is particularly effective for a counter substrate having a small area that can control the gap with high accuracy.
一方、例えば３００ｍｍ×３００ｍｍ以上といった大面積の対向基板等に対して処理を行う場合は、接触することなく、かつ上述したような微細な間隙を光触媒含有層側基板と対向基板等との間に形成することは極めて困難である。したがって、対向基板等が比較的大面積である場合は、上記間隙は、１０〜１００μｍの範囲内、特に５０〜７５μｍの範囲内とすることが好ましい。間隙をこのような範囲内とすることにより、パターンがぼやける等のパターン精度の低下の問題や、光触媒の感度が悪化して特性変化の効率が悪化する等の問題が生じることなく、さらに対向基板上の特性変化等にムラが発生しないといった効果を有するからである。 On the other hand, when processing a counter substrate having a large area of, for example, 300 mm × 300 mm or more, the fine gap as described above is not formed between the photocatalyst containing layer side substrate and the counter substrate without contact. It is extremely difficult to form. Therefore, when the counter substrate or the like has a relatively large area, the gap is preferably in the range of 10 to 100 μm, particularly in the range of 50 to 75 μm. By setting the gap within such a range, there is no problem of pattern accuracy deterioration such as blurring of the pattern or problems such as deterioration of the sensitivity of the photocatalyst and deterioration of characteristic change efficiency, and the counter substrate is further reduced. This is because there is an effect that unevenness does not occur in the above characteristic change or the like.
このように、本発明の光触媒含有層側基板が比較的大面積の対向基板等を露光する際に用いられる場合には、エネルギー照射装置内の光触媒含有層側基板と対向基板等との位置決め装置における間隙の設定を、１０μｍ〜２００μｍの範囲内、特に２５μｍ〜７５μｍの範囲内に設定することが好ましい。設定値をこのような範囲内とすることにより、パターン精度の大幅な低下や光触媒の感度の大幅な悪化を招くことなく、かつ光触媒含有層側基板と対向基板等とが接触することなく配置することが可能となるからである。 Thus, when the photocatalyst containing layer side substrate of the present invention is used when exposing a counter substrate or the like having a relatively large area, the positioning device for the photocatalyst containing layer side substrate and the counter substrate or the like in the energy irradiation device It is preferable to set the gap in the range of 10 μm to 200 μm, particularly in the range of 25 μm to 75 μm. By setting the set value within such a range, the pattern accuracy is not significantly lowered and the sensitivity of the photocatalyst is not greatly deteriorated, and the photocatalyst-containing layer side substrate and the counter substrate are not in contact with each other. Because it becomes possible.
このように光触媒含有層側基板と対向基板等の表面とを所定の間隔で離して配置することにより、酸素と水および光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しやすくなる。すなわち、上記範囲より光触媒含有層側基板と対向基板等との間隔を狭くした場合は、上記活性酸素種の脱着がしにくくなり、結果的に特性変化速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。また、上記範囲より間隔を離して配置した場合は、生じた活性酸素種が対向基板に届き難くなり、この場合も特性変化の速度を遅くしてしまう可能性があることから好ましくない。
このような配置状態は、少なくともエネルギー照射の間だけ維持されればよい。
Thus, by disposing the photocatalyst-containing layer side substrate and the surface of the counter substrate or the like at a predetermined interval, oxygen, water, and active oxygen species generated by the photocatalytic action are easily desorbed. That is, when the distance between the photocatalyst containing layer side substrate and the counter substrate is narrower than the above range, it is difficult to desorb the active oxygen species, and as a result, the characteristic change rate may be slowed down. Is not preferable. In addition, it is not preferable that the active oxygen species generated are difficult to reach the counter substrate if they are spaced apart from the above range, and in this case as well, there is a possibility of slowing down the characteristic change.
Such an arrangement state only needs to be maintained at least during the energy irradiation.
また、上記光触媒含有層側基板を用いたパターニングの際に、照射されるエネルギーとしては、上述した「Ｂ．パターン形成体」の第１実施態様で説明した特性変化パターンの形成に用いられるエネルギーと同様とすることができる。 In addition, as the energy irradiated in the patterning using the photocatalyst-containing layer side substrate, the energy used for forming the characteristic change pattern described in the first embodiment of “B. The same can be said.
Ｄ．光触媒含有層の製造方法
次に、本発明の光触媒含有層の製造方法について説明する。本発明の光触媒含有層の製造方法は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層に、所定の光源から、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記光源から照射された積算エネルギー量が所定の値となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上である上記光触媒含有層のみを選択する検査工程を有することを特徴とする方法である。
D. Next, the manufacturing method of the photocatalyst containing layer of this invention is demonstrated. In the method for producing a photocatalyst-containing layer of the present invention, when the electron spin resonance spectrum is measured while irradiating the photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst from a predetermined light source while irradiating ultraviolet rays, the integrated energy amount irradiated from the light source is A method comprising an inspection step of selecting only the photocatalyst-containing layer having a concentration of electron spins derived from hydroxy radicals at a predetermined value of 1.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst. is there.
本発明によれば、上記検査工程において、上記光源から紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記光源から照射された積算エネルギー量が所定の値となった際の、光触媒１ｇ当たりのヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が、所定の値以上となる光触媒含有層のみが選択されて製造される。したがって、本発明により製造された光触媒含有層は、光触媒含有層中に含有される光触媒の活性が高く、短時間での活性酸素種の生成効率が高いものとすることができる。そのため、本発明により製造された光触媒含有層を用いることにより、短時間で効率よく、有機物の分解や変性等を行うことができ、本発明の光触媒含有層を、例えば有機物からなる層のパターニング等、種々の用途に用いることができるのである。
以下、本発明における検査工程について説明する。
According to the present invention, in the inspection step, when the electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from the light source, the accumulated energy amount emitted from the light source becomes a predetermined value per 1 g of the photocatalyst. Only the photocatalyst-containing layer having a concentration of electron spins derived from the hydroxy radical of not less than a predetermined value is selected and manufactured. Therefore, the photocatalyst-containing layer produced according to the present invention can have a high activity of the photocatalyst contained in the photocatalyst-containing layer and a high production efficiency of active oxygen species in a short time. Therefore, by using the photocatalyst-containing layer produced according to the present invention, the organic matter can be efficiently decomposed or modified in a short time. The photocatalyst-containing layer of the present invention can be used, for example, for patterning a layer made of an organic matter. It can be used for various purposes.
Hereinafter, the inspection process in the present invention will be described.
１．検査工程
本発明における検査工程は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層に、上記光源から紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定し、上記光源から照射された積算エネルギー量が所定の値となった際の、上記光触媒１ｇ当たりのヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が、所定の値以上となる上記光触媒含有層のみを選択する工程である。
1. Inspection Step In the inspection step of the present invention, an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating the photocatalyst-containing layer containing at least the photocatalyst with ultraviolet light from the light source, and the integrated energy amount irradiated from the light source becomes a predetermined value. This is a step of selecting only the photocatalyst-containing layer in which the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals per gram of the photocatalyst is equal to or higher than a predetermined value.
本工程においては、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記高圧水銀ランプから照射される積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となった際に、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上、中でも５．０×１０１８スピン以上である光触媒含有層を選択することが好ましい。これにより、光触媒含有層中での光触媒の活性が高いものであるといえ、短時間で効率よく有機物の分解等を行うことができる光触媒含有層とすることができるからである。 In this step, when the electron spin resonance spectrum was measured while irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp with an illuminance of 550 lux, when the integrated energy amount irradiated from the high-pressure mercury lamp was 2000 mJ / m 2 , It is preferable to select a photocatalyst-containing layer in which the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals is 1.0 × 10 18 spins or more, especially 5.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst. Thereby, it can be said that the photocatalyst containing layer has high activity in the photocatalyst containing layer, and the photocatalyst containing layer can be efficiently decomposed in a short time.
また、上記電子スピンの濃度が上記値以上となるのが、上記光源から照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２以下、中でも１５００ｍＪ／ｍ２以下、特に１０００ｍＪ／ｍ２以下となる時であるものを選択することが好ましい。これにより、より少ないエネルギー量で光触媒が活性化される光触媒含有層を選択することができ、有機物の分解や変性等に要する時間を短縮できるからである。 Further, the concentration of the electron spin is equal to or greater than the value, the accumulated amount of energy irradiated from the light source is 2000 mJ / m 2 or less, preferably 1500 mJ / m 2 or less, are particularly when a 1000 mJ / m 2 or less It is preferable to select one. This is because the photocatalyst-containing layer in which the photocatalyst is activated with a smaller amount of energy can be selected, and the time required for the decomposition or modification of the organic matter can be shortened.
ここで、上記電子スピンの濃度の算出方法や測定に用いられる高圧水銀ランプについては、上述した「Ａ．光触媒含有層」の項で説明した方法と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Here, the method for calculating the concentration of the electron spin and the high-pressure mercury lamp used for the measurement can be the same as the method described in the above-mentioned section “A. Photocatalyst-containing layer”. Description is omitted.
また、本工程においては、製造された光触媒含有層をそのまま電子スピン共鳴測定装置で測定することが可能であれば、そのまま測定してもよいが、例えば製造された光触媒含有層の一部を切り取り、測定を行ってもよい。また試験用の光触媒含有層を製品用の光触媒含有層と同条件で同時に製造しておき、この試験用の光触媒含有層を検査することにより、製品用の光触媒含有層の選別を行ってもよい。なお、本工程は、製造された全ての光触媒含有層に対して行われてもよく、また所定の枚数ごとに行われるものであってもよい。 In this step, if the produced photocatalyst-containing layer can be measured as it is with an electron spin resonance measuring apparatus, it may be measured as it is. For example, a part of the produced photocatalyst-containing layer is cut off. Measurement may be performed. Alternatively, the photocatalyst-containing layer for products may be selected by preparing the photocatalyst-containing layer for testing simultaneously under the same conditions as the photocatalyst-containing layer for products and inspecting the photocatalyst-containing layer for testing. . In addition, this process may be performed with respect to all the photocatalyst containing layers manufactured, and may be performed for every predetermined number of sheets.
２．その他
本発明における光触媒含有層の製造方法においては、上記検査工程だけでなく、例えば光触媒含有層を形成する光触媒含有層形成工程等を有していてもよい。なお、この場合には、上記検査工程は、上記光触媒含有層形成工程後、行われることとなる。
2. Others The method for producing a photocatalyst-containing layer in the present invention may include not only the inspection step but also a photocatalyst-containing layer forming step for forming a photocatalyst-containing layer, for example. In this case, the inspection step is performed after the photocatalyst-containing layer forming step.
また、本発明により製造された光触媒含有層は、例えば「Ｂ．パターン形成体」の項で説明したパターン形成体や、「Ｃ．光触媒含有層側基板」で説明した光触媒含有層側基板に用いられることとなる。 The photocatalyst-containing layer produced according to the present invention is used for, for example, the pattern-forming body described in the section “B. Pattern-forming body” or the photocatalyst-containing layer-side substrate described in “C. Photocatalyst-containing layer side substrate”. Will be.
Ｅ．パターン形成体の製造方法
次に、本発明のパターン形成体の製造方法について説明する。本発明は、対向基板と、基体、および上記基体上に形成され、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板とを対向させて配置し、パターン状にエネルギー照射することにより、上記対向基板上に特性の変化した特性変化パターンを形成してパターン形成体を製造するパターン形成体の製造方法であって、上記光触媒含有層に、所定の光源から、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記光源から照射される積算エネルギー量が所定の値となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上である上記光触媒含有層側基板のみを選択する検査工程を有することを特徴とする方法である。
E. Next, the manufacturing method of the pattern formation body of this invention is demonstrated. According to the present invention, a counter substrate, a base, and a photocatalyst-containing layer side substrate having a photocatalyst-containing layer formed on the base and containing at least a photocatalyst are disposed facing each other, and energy irradiation is performed in a pattern. A pattern forming body manufacturing method for forming a pattern forming body by forming a characteristic change pattern having a changed characteristic on the counter substrate, wherein an electron spin is performed while irradiating the photocatalyst-containing layer with ultraviolet rays from a predetermined light source. The photocatalyst having a concentration of electron radicals derived from hydroxy radicals of 1.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst when the accumulated energy amount irradiated from the light source becomes a predetermined value when the resonance spectrum is measured. It is a method characterized by having an inspection process of selecting only a content layer side substrate.
本発明のパターン形成体の製造方法は、例えば図５に示すように、基体５、およびその基体５上に形成された光触媒含有層２を有する光触媒含有層側基板６の光触媒含有層２と、活性酸素種等によって表面の有機基が分解や変性等されて特性が変化する対向基板７とを対向させて配置し、所定の方向からフォトマスク１１等を用いてエネルギー１２を照射することにより（図５（ａ））、対向基板７の特性をパターン状に変化させて、特性変化パターン３を有するパターン形成体８を製造する方法である（図５（ｂ））。また本発明においては、上記光触媒含有層に、上記光源から紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定し、上記光源から照射された積算エネルギー量が所定値となる時の電子スピンの濃度が所定の値以上となる上記光触媒含有層側基板のみを選択する検査工程を有している。
For example, as shown in FIG. 5, the method for producing a pattern forming body of the present invention includes a photocatalyst containing layer 2 of a substrate 5 and a photocatalyst containing layer side substrate 6 having a photocatalyst containing layer 2 formed on the substrate 5, and By facing the counter substrate 7 whose characteristics change due to decomposition or modification of the surface organic groups by active oxygen species or the like, and by irradiating energy 12 from a predetermined direction using a photomask 11 or the like ( FIG. 5A) shows a method of manufacturing the
本発明によれば、上記検査工程において、光触媒含有層の電子スピン共鳴スペクトルを所定の条件で測定した際の、上記光触媒１ｇ当たりのヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が、一定以上となる光触媒含有層側基板のみが選択される。したがって、本発明によれば、活性が高く、短時間で効率よく、有機物の分解や変性等を行うことが可能な光触媒含有層側基板のみを用いて、短時間で効率よくパターン形成体の製造を行うことができ、高精細な特性変化パターンを有するパターン形成体を製造することができる。また上記光触媒含有層側基板は、通常、繰り返し使用されることとなることから、上記検査工程を行うことにより、経時により劣化した光触媒含有層側基板等を廃棄することができ、活性の高い光触媒含有層側基板のみを用いてパターン形成体を製造することができる、という利点も有する。以下、本発明における検査工程について説明する。 According to the present invention, in the inspection step, the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals per gram of the photocatalyst when the electron spin resonance spectrum of the photocatalyst containing layer is measured under a predetermined condition is a certain value or more. Only the layer side substrate is selected. Therefore, according to the present invention, only a photocatalyst-containing layer-side substrate that is highly active, can be efficiently decomposed in a short time, and can decompose or modify organic substances can be produced efficiently in a short time. And a pattern forming body having a high-definition characteristic change pattern can be manufactured. In addition, since the photocatalyst-containing layer side substrate is usually repeatedly used, the photocatalyst-containing layer side substrate that has deteriorated over time can be discarded by performing the above inspection step, and a highly active photocatalyst. There is an advantage that a pattern formation object can be manufactured using only a content layer side substrate. Hereinafter, the inspection process in the present invention will be described.
１．検査工程
本発明における検査工程は、少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層に、上記光源より紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定し、上記光源から照射された積算エネルギー量が上記値となる時の、上記光触媒１ｇ当たりのヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が、所定の値以上となる部分を含む上記光触媒含有層のみを選択する工程である。
1. Inspection process The inspection process in the present invention is a method in which an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating the photocatalyst-containing layer containing at least the photocatalyst with ultraviolet light from the light source, and the accumulated energy amount irradiated from the light source becomes the above value. In this step, only the photocatalyst-containing layer including a portion in which the concentration of electron spins derived from hydroxy radicals per 1 g of the photocatalyst is a predetermined value or more is selected.
本発明においては、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、上記高圧水銀ランプから照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となった際に、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が上記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上、中でも５．０×１０１８スピン以上である光触媒含有層を有する光触媒含有層側基板を選択することが好ましい。これにより、光触媒含有層内の光触媒の活性が高いものであるといえ、短時間で効率よく対向基板の特性を変化させることが可能な光触媒含有層側基板とすることができるからである。 In the present invention, when the electron spin resonance spectrum was measured while irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp with an illuminance of 550 lux, when the integrated energy amount irradiated from the high-pressure mercury lamp was 2000 mJ / m 2 , It is preferable to select a photocatalyst-containing layer side substrate having a photocatalyst-containing layer having a concentration of electron spins derived from hydroxy radicals of 1.0 × 10 18 spins or more, and 5.0 × 10 18 spins or more per 1 g of the photocatalyst. Thereby, it can be said that the photocatalyst-containing layer side substrate can be said to have a high activity of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer and can efficiently change the characteristics of the counter substrate in a short time.
また、上記電子スピンの濃度が上記値以上となるのが、上記光源から照射された積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２以下、中でも１５００ｍＪ／ｍ２以下、特に１０００ｍＪ／ｍ２以下となる時であるものを選択することが好ましい。これにより、より少ないエネルギー量で光触媒が活性化される光触媒含有層を選択することができ、有機物の分解や変性等に要する時間を短縮できるからである。 Further, the concentration of the electron spin is equal to or greater than the value, the accumulated amount of energy irradiated from the light source is 2000 mJ / m 2 or less, preferably 1500 mJ / m 2 or less, are particularly when a 1000 mJ / m 2 or less It is preferable to select one. This is because the photocatalyst-containing layer in which the photocatalyst is activated with a smaller amount of energy can be selected, and the time required for the decomposition or modification of the organic matter can be shortened.
ここで、上記電子スピンの濃度の算出方法や測定に用いられる高圧水銀ランプについては、上述した「Ａ．光触媒含有層」の項で説明した方法と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 Here, the method for calculating the concentration of the electron spin and the high-pressure mercury lamp used for the measurement can be the same as the method described in the above-mentioned section “A. Photocatalyst-containing layer”. Description is omitted.
また、本工程においては、光触媒含有層をそのまま電子スピン共鳴測定装置で測定することが可能であれば、そのまま測定してもよいが、例えば光触媒含有層の一部を切り取り、測定を行ってもよい。また試験用の光触媒含有層側基板を、パターン形成に用いる光触媒含有層側基板と同条件で同時に製造しておき、この試験用の光触媒含有層側基板の光触媒含有層を検査することにより、パターン形成に用いる光触媒含有層側基板の選別を行ってもよい。なお、本工程は、パターン形成体の製造に用いる全ての光触媒含有層側基板に対して行われるものであってもよく、また抜き取りで行われるものであってもよい。 In this step, the photocatalyst-containing layer may be measured as it is if it can be measured with an electron spin resonance measuring apparatus as it is. For example, a part of the photocatalyst-containing layer may be cut out and measured. Good. In addition, the photocatalyst containing layer side substrate for test was simultaneously manufactured under the same conditions as the photocatalyst containing layer side substrate used for pattern formation, and the photocatalyst containing layer of the photocatalyst containing layer side substrate for testing was inspected, thereby The photocatalyst-containing layer side substrate used for formation may be selected. In addition, this process may be performed with respect to all the photocatalyst containing layer side substrates used for manufacture of a pattern formation body, and may be performed by extraction.
２．その他
本発明におけるパターン形成体の製造方法においては、上記検査工程だけでなく、例えば光触媒含有層側基板を形成する光触媒含有層側基板形成工程や、光触媒含有層側基板と対向基板とを対向させて配置し、パターン状にエネルギーを照射するエネルギー照射工程等を有していてもよい。なお、この場合、上記検査工程は、上記光触媒含有層側基板形成工程直後に行われるものであってもよく、また例えば上記エネルギー照射工程を行う直前に行われるもの等であってもよい。また、例えば保管されている光触媒含有層側基板に対して、定期的に上記検査工程が行われるものであってもよい。
2. Others In the method for producing a patterned product according to the present invention, not only the inspection step, but also a photocatalyst containing layer side substrate forming step for forming a photocatalyst containing layer side substrate, a photocatalyst containing layer side substrate and a counter substrate are opposed to each other. And an energy irradiation step of irradiating energy in a pattern. In this case, the inspection step may be performed immediately after the photocatalyst-containing layer side substrate forming step, or may be performed immediately before the energy irradiation step, for example. Further, for example, the inspection step may be periodically performed on the stored photocatalyst-containing layer side substrate.
なお、本発明に用いられる光触媒含有層は、例えば「Ｃ．光触媒含有層側基板」で説明した光触媒含有層側基板と同様とすることができ、上記エネルギー照射工程についても「Ｃ．光触媒含有層側基板」で説明したエネルギー照射方法と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。また、本発明に用いられる対向基板についても、例えば「Ｃ．光触媒含有層側基板」で説明した光触媒含有層側基板と同様とすることができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 The photocatalyst-containing layer used in the present invention can be the same as the photocatalyst-containing layer side substrate described in, for example, “C. Photocatalyst-containing layer side substrate”. Since it can be the same as the energy irradiation method described in the “side substrate”, a detailed description thereof is omitted here. The counter substrate used in the present invention can be the same as the photocatalyst-containing layer side substrate described in “C. Photocatalyst-containing layer side substrate”, for example, and therefore detailed description thereof is omitted here.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。 The following examples illustrate the present invention more specifically.
[実施例１]
二酸化チタンゾル液（商品名ＳＴＫ−０１、石原産業社製）を、洗浄済み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、室温下で３分間乾燥させた。その後、ホットプレート上にコーティング物を移し、室温から除々に１５０℃まで温度を上げ、１５０℃に達してから１時間加熱乾燥させた。
乾燥させた膜を、純水を満たしたガラス容器中に１分間浸漬した後、取り出し、純水で洗浄し、１５０℃ホットプレート上でさらに１時間加熱乾燥させ、光触媒含有層とした。
本光触媒含有層を、液体窒素を用いた７７Ｋの低温下、高圧水銀ランプにより紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトル測定を行い、積算エネルギー量２０００ｍＪ／ｍ２の紫外線照射に対するヒドロキシラジカル由来の電子スピン濃度を、書籍（電子スピン共鳴；株式会社講談社１９９１年発行）記載の方法に従って求めたところ、光触媒固形分１ｇあたり６．６×１０１８スピンであった。
[Example 1]
A titanium dioxide sol solution (trade name STK-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was coated on a washed alkali-free glass substrate by a spin coating method and dried at room temperature for 3 minutes. Thereafter, the coating was transferred onto a hot plate, the temperature was gradually raised from room temperature to 150 ° C., and after reaching 150 ° C., it was dried by heating for 1 hour.
The dried film was immersed in a glass container filled with pure water for 1 minute, then taken out, washed with pure water, and further heated and dried on a 150 ° C. hot plate for 1 hour to obtain a photocatalyst-containing layer.
This photocatalyst-containing layer was subjected to electron spin resonance spectrum measurement while irradiating ultraviolet light with a high-pressure mercury lamp at a low temperature of 77 K using liquid nitrogen, and electron spins derived from hydroxy radicals with respect to ultraviolet irradiation with an integrated energy amount of 2000 mJ / m 2. The concentration was determined according to the method described in the book (Electronic Spin Resonance; Kodansha 1991) and found to be 6.6 × 10 18 spins per gram of photocatalyst solid content.
[実施例２]
二酸化チタンゾル液（商品名ＳＴＫ−０１、石原産業社製）０．５ｇに、濡れ性変化特性を付与するために、フルオロアルキルシラン０．００５ｇを混合し、実施例１と同様にして、光触媒含有層を形成した。
本光触媒含有層を、液体窒素を用いた７７Ｋの低温下、高圧水銀ランプにより紫外線を照射しながら、実施例１と同様にして電子スピン共鳴スペクトル測定を行った。この場合、積算エネルギー量２０００ｍＪ／ｍ２の紫外線照射に対するヒドロキシラジカル由来の電子スピン濃度を、書籍（電子スピン共鳴；株式会社講談社１９９１年発行）記載の方法に従って求めたところ、光触媒固形分１ｇあたり２．４×１０１８スピンであった。実施例１に比べ、濡れ性変化特性付与成分添加による諸反応により活性種の損失はあったものの、電子スピン共鳴スペクトル測定により、紫外線の一定照射量に対するラジカル発生効率を求めることができた。
上記光触媒含有層のエネルギー照射量に対するトルエン接触角の低下度合いを調査した結果、初期５０°（撥トルエン性）が、１０°（親トルエン性）に変化するまでの最低露光量は、約２０００ｍＪ／ｍ２であり、光触媒体として、高い感度（光触媒活性）を有することが分かった。
[Example 2]
In order to give wettability change characteristics to 0.5 g of titanium dioxide sol liquid (trade name STK-01, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), 0.005 g of fluoroalkylsilane was mixed, and the photocatalyst contained in the same manner as in Example 1. A layer was formed.
Electron spin resonance spectrum measurement was performed in the same manner as in Example 1 while irradiating the photocatalyst-containing layer with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp at a low temperature of 77 K using liquid nitrogen. In this case, the electron spin concentration derived from hydroxy radicals with respect to ultraviolet irradiation with an integrated energy amount of 2000 mJ / m 2 was determined according to the method described in the book (Electronic Spin Resonance; Kodansha 1991). 4 × 10 18 spins. Compared with Example 1, although there was a loss of active species due to various reactions due to the addition of the wettability change property-imparting component, the radical generation efficiency with respect to a fixed dose of ultraviolet rays could be determined by electron spin resonance spectrum measurement.
As a result of investigating the degree of decrease in the toluene contact angle with respect to the energy irradiation amount of the photocatalyst-containing layer, the minimum exposure amount until the initial 50 ° (toluene repellency) is changed to 10 ° (toluophilicity) is about 2000 mJ / m 2 , and was found to have high sensitivity (photocatalytic activity) as a photocatalyst.
[比較例]
純水洗浄および純水洗浄後の乾燥を行わないこと以外は、全て実施例２と同様にして光触媒含有層を形成した。同様に電子スピン共鳴スペクトル測定を行った結果、積算エネルギー量２０００ｍＪ／ｍ２の紫外線照射に対するヒドロキシラジカル由来の電子スピン濃度は、光触媒固形分１ｇ当たり５．４×１０１７スピンであり、洗浄しないことで、求める活性種の生成が抑制されてしまうことが分かった。
実施例２と同様にして、接触角測定による感度を調査したところ、接触角変化に要する最低露光量は、約３０００ｍＪ／ｍ２であり、上記光触媒含有層が低感度（低光触媒活性）であることが確認された。
[Comparative example]
A photocatalyst-containing layer was formed in the same manner as in Example 2 except that pure water washing and drying after pure water washing were not performed. Similarly, the electron spin resonance spectrum was measured, and as a result, the electron spin concentration derived from hydroxy radicals with respect to ultraviolet irradiation with an integrated energy amount of 2000 mJ / m 2 was 5.4 × 10 17 spins per 1 g of the photocatalyst solid content and should not be washed. Thus, it was found that the generation of the desired active species is suppressed.
When the sensitivity by contact angle measurement was investigated in the same manner as in Example 2, the minimum exposure required for contact angle change was about 3000 mJ / m 2 , and the photocatalyst-containing layer had low sensitivity (low photocatalytic activity). It was confirmed.
１ …基材
２ …光触媒含有層
３ …特性変化パターン
４ …特性変化層
５ …基体
６ …光触媒含有層側基板
７ …対向基板
８ …パターン形成体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ...
Claims (2)
前記光触媒含有層に、照度５５０ルクスの高圧水銀ランプから、紫外線を照射しながら電子スピン共鳴スペクトルを測定した際、前記高圧水銀ランプから照射される積算エネルギー量が２０００ｍＪ／ｍ２となる時の、ヒドロキシラジカル由来の電子スピンの濃度が前記光触媒１ｇ当たり１．０×１０１８スピン以上である前記光触媒含有層側基板のみを選択する検査工程を有することを特徴とするパターン形成体の製造方法。 A counter substrate, a base, and a photocatalyst-containing layer side substrate having a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst formed on the base are arranged to face each other, and energy is irradiated in a pattern on the counter substrate. A pattern forming body manufacturing method for manufacturing a pattern forming body by forming a characteristic change pattern having changed characteristics in
When an electron spin resonance spectrum is measured while irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp with an illuminance of 550 lux on the photocatalyst-containing layer, the cumulative energy amount irradiated from the high-pressure mercury lamp is 2000 mJ / m 2 . The manufacturing method of the pattern formation body which has the test | inspection process which selects only the said photocatalyst containing layer side board | substrate whose density | concentration of the electron spin derived from a hydroxyl radical is 1.0 * 10 < 18 > spin or more per said photocatalyst.
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