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Dokumentenidentifikation DE60311746T2 31.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001431821
Titel Verfahren zur Herstellung eines Musters und Muster mit daran haftenden Substanzen
Anmelder Fujifilm Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kawamura, Koichi, Yoshida-cho Haibara-gun Shizuoka-ken, JP;
Kano, Takeyoshi, Yoshida-cho Haibara-gun Shizuoka-ken, JP
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 60311746
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.12.2003
EP-Aktenzeichen 030290597
EP-Offenlegungsdatum 23.06.2004
EP date of grant 14.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2007
IPC-Hauptklasse G03F 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mustererzeugungsverfahren und insbesondere ein Mustererzeugungsverfahren, das zur Erzeugung von Mustern mit ausgezeichneter Auflösung in der Lage ist, und sie betrifft ein Substanzanhaftungs-Mustermaterial, das unter Verwendung des Mustererzeugungsmaterials erhalten wird.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Bilderzeugungsverfahren, das mit einem Verfahren zur Erzeugung eines hydrophilen/hydrophoben Musters arbeitet, wird im breiten Maße angewendet. Insbesondere ist ein Bildgebungsverfahren im breiten Maße bekannt, das die Haftung eines Färbemittels in einem Bereich umfasst.

Zum Beispiel wird mit einem Bildgebungsverfahren gearbeitet, bei dem ein hydrophiles/hydrophobes Muster auf der Oberfläche eines Bildaufnahmematerials vorhanden ist, anschließend wird ein Bild erzeugt durch Verwendung einer Differenz bei der Absorptionsfähigkeit einer hydrophilen oder hydrophoben Oberfläche hin zu einem sichtbar werdenden Material. Weiterhin ist mit verschiedenen Verfahren der Erzeugung eines hydrophilen/hydrophoben Musters gearbeitet worden, um ein Bildschirmmaterial, ein Flachdruckplattenmaterial und ein Material für integrierte Halbleiterschaltung zu erzeugen.

Insbesondere vom Standpunkt der besonderen Verbesserung der Auflösung eines erzeugten Bildes hat ein Verfahren zur Erzeugung eines feinen hydrophi len/hydrophoben Musters Aufmerksamkeit erregt. Als Verfahren zur Erzeugung eines hydrophilen/hydrophoben Musters wurde ein Verfahren offenbart, bei dem eine Oberfläche einer Platte mit einem konvexen Muster ein hydrophobes Molekül adsorbiert, das hydrophobe Molekül wird auf ein Bildaufnahmematerial Übertragen, und anschließend wird ein hydrophiles Molekül durch nichtübertragende Bereiche auf dem Bildaufzeichnungsmaterial adsorbiert, wodurch ein hydrophiles/hydrophobes Muster auf dem Bildaufnahmematerial erzeugt wird. Dieses Verfahren ist nützlich für die Herstellung verschiedener funktioneller Vorrichtungen und DNA-Chips (siehe zum Beispiel JP-Offenlegungsschrift JP-A-2002-283530). Dieses Verfahren zur Bildung eines hydrophilen/hydrophoben Musters kann verwendet werden, um ein genaues Muster zu erzeugen. Um allerdings ein solch genaues Muster zu erhalten, ist ein spezielles Material erforderlich, und weiterhin ist es schwierig, das Verfahren zur Bildung eines hydrophilen/hydrophoben Musters bei der Erzeugung eines Bildes mit einer großen Fläche anzuwenden.

In Bezug auf die Anwendung zur Erzeugung eines Bildes mit einer großen Fläche ist ein Flachdruckplattenmaterial bekannt. Wenn das Flachdruckplattenmaterial verwendet wird, wird ein hydrophiles Pfropfpolymer auf der gesamten Fläche eines hydrophoben Substrates erzeugt, und das hydrophile Pfropfpolymere wird bildweise von der Oberfläche des Substrats freigesetzt durch Belichtung mit Laserlicht, um ein hydrophiles/hydrophobes Muster zu erzeugen, das das hydrophile Pfropfpolymer und die hydrophobe Oberfläche des Substrats umfasst. Anschließend lässt man eine Tinte und Wasser daran haften, bezogen auf das Muster (zum Beispiel JP-A-11-119413). Nach diesen Verfahren kann ein hydrophiles/hydrophobes Muster mit einer großen Fläche erzeugt werden. Da allerdings eine hohe Energiemenge erforderlich ist für die Freisetzung des hydrophilen Pfropfpolymeren, ist ein teurer Hochleistungslaser für die Erzeugung eines Bildes erforderlich. Darüber hinaus sind die Qualitäten und die Auflösung des erzeugten Bildes nicht zufrieden stellend.

Eine weitere Anwendung des hydrophilen/hydrophoben Musters ist eine Technik zur Anordnung von Feinpartikeln in Mustern.

Techniken zur Anordnung von Feinpartikeln sind Techniken, die für das Erreichen höherer Funktionen wichtig sind, wie größere Fläche, höhere Auflösung und höhere Materialdichten für Katalysatoren, Aufzeichnungsmaterialien, Sensoren, elektronische Vorrichtungen und optische Vorrichtungen. Solche Techniken sind ausführlich untersucht worden.

Zum Beispiel ist ein Verfahren zur Bildung von aggregierten Feinpartikeln vorgeschlagen worden, bei dem ein flüssiges Dispergiermedium, das Feinpartikel enthält, auf einem Substrat entwickelt wird, um eine flüssige dünne Schicht darauf zu bilden. Die Dicke des flüssigen Dispergiermediums wird auf eine Dicke herabgesetzt, die gleich oder dünner ist als der Partikeldurchmesser, und die Feinpartikel werden durch Oberflächenspannung aggregiert (siehe zum Beispiel japanisches Patent 2828374). Entsprechend der Erfindung, die im japanischen Patent 2828374 beschrieben wurde, kann eine Schicht von Feinpartikeln regelmäßig aggregiert und gleichmäßig angeordnet werden. Allerdings ist es bei der im japanischen Patent 2828374 beschriebenen Erfindung schwierig, eine mustermäßige Anordnung der Feinpartikel in einem gewünschten Bereich zu erreichen.

Als eine Technik zur Anordnung von Feinpartikeln nach Mustern ist ein Verfahren beschrieben worden, bei dem die Oberfläche eines Oxidsubstrats wie TiO2 mit gemustertem Licht bestrahlt wird, um ein hydrophiles/hydrophobes Muster auf der Oberfläche herzustellen, und Feinpartikel werden basierend auf dem Muster angeordnet (siehe zum Beipiel JP-A-2002-273209). Nach diesem Verfahren kann ein Muster von Feinpartikeln gebildet werden. Da allerdings die Feinpartikel lediglich physikalisch adsorbiert sind ohne Fixierung und damit leicht freigegeben werden, ist das Muster an Feinpartikeln zur Anwendung in verschiedenen Vorrichtungen nicht geeignet. Außerdem neigen die Feinpartikel dazu, in einem Bereich verschieden von dem des Musters mit Partikelhaftung zu haften, und daher besteht eine Forderung des Verfahrens zur Erzeugung eines Musters mit hoher Selektivität darin, das Haften der Partikel in einem Bereich anders als dem des Musters zu verhindern.

Als weitere Technik zur Anordnung von Feinpartikeln nach einem Muster ist ein Verfahren bekannt zur Laminierung von Feinpartikeln nach einem Muster unter Verwendung eines Mikrostempels, wie von G. M. Whitesides et al. (E. Kim, Y. Xia, G. M. Whitesides, Advanced Materials, vol. 8 S. 245, Wiley Interscience, 1996) gezeigt. Nach diesem Verfahren können feine Polymerteilchen mit Submikrongröße ohne Haftung in einem anderen Bereich als dem des Musters angesammelt werden, wodurch ein Muster mit hoher Selektivität erhalten werden kann. Bei diesem Verfahren ist allerdings die Verfahrensweise schwierig, und die Geschwindigkeit der Lösungsmittelverdampfung muss gesteuert werden, um ein geordnetes Laminat an Partikeln herzustellen, wodurch das Partikellaminat nicht leicht hergestellt werden kann. Da weiterhin die Fläche des herzustellenden Laminats klein ist, ist dieses Verfahren für die Herstellung eines Laminats mit größerer Fläche nicht geeignet. Bei diesem Verfahren ist auch die Adsorptionsfestigkeit der entsprechend einem Muster auf einem Substrat laminierten Feinpartikel schwach. Daher ist vom praktischen Gesichtspunkt her eine höhere Adsorptionsfähigkeit der Feinpartikel an das Substrat erforderlich.

Eine andere Anwendung des hydrophilen/hydrophoben Musters ist eine Technik, die ein leitfähiges Material betrifft. Konventionell sind verschiedenen leitfähige Mustermaterialien eingesetzt worden für die Bildung von Stromkreisen (siehe zum Beispiel Ei Kazuta, Purinto Haisennbann No Seizougijutsu (Techniken zur Herstellung gedruckter Schaltungen) (CMC Publishing Co., Ltd., 2001). Normalerweise werden solche Materialien mit leitfähigen Mustern erhalten durch ein dünnes leitfähiges Material auf einem Isoliermaterial mittels eines bekannten Verfahrens, wie Dampfabscheidung, durch Behandlung mit einem Resist, durch Entfernung eines Teiles des hergestellten Resists durch Belichtung mit einem gemusterten Licht und durch ätzendes Material, um ein gewünschtes Muster zu erzeugen. Allerdings erfordern derartige Methoden wenigstens vier Schritte. Darüber hinaus ist, wenn eine Ätzbehandlung durchgeführt wird, ein Schritt für die Verwertung der Abfalllösung ebenfalls erforderlich. Dadurch wird das Verfahren kompliziert. Als ein weiteres Verfahren zur Erzeugung eines Musters ist auch ein Verfahren zur Erzeugung eines leitfähigen Mustermaterials unter Verwendung eines Fotolacks bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Fotolackpolymeres auf ein Substrat aufgetragen oder ein Fotolack an einem trockenen Film eines Substrats geklebt, und anschließend wird das Substrat über eine beliebige Fotomaske durch W-Strahlen bestrahlt, um ein Karomuster oder ähnliches zu erzeugen. Dieses Verfahren ist für die Bildung einer Abschirmung elektromagnetischer Wellen nützlich, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit erfordern.

Da die Weiterentwicklung von Mikromaschinen voranschreitet und Ultra-LSI weiterhin in der Größe verkleinert werden, ist auch eine feinere Verdrahtungsstruktur im Nanobereich erforderlich. Allerdings gibt es eine Einschränkung für die Feinbearbeitung durch Metallätzen, und das Brechen feiner Drähte während der Bearbeitung ist beunruhigend. Daher ist ein Verfahren erwünscht, bei dem ein genaues Muster mit regulierter Orientierung gebildet werden kann.

Inzwischen hat in Bezug auf ein leitfähiges Material ein Verfahren in den letzten Jahren Aufmerksamkeit erregt, bei dem ein Muster direkt aus digitalisierten Daten ohne eine Maske erzeugt wird. Verschiedene Vorschläge in Bezug auf das Verfahren sind gemacht worden (siehe zum Beispiel JP-A-2002-324966).

Durch Anwendung derartiger Methoden zur Erzeugung eines digitalisierten Musters kann die beliebige Erzeugung von feinen Mustern erwartet werden. Eines dieser Verfahren ist ein Verfahren unter Verwendung eines selbst organisierenden monomolekularen Films. Dieses Verfahren verwendet ein molekulares Aggregat, das spontan gebildet wird, wenn ein Substrat in ein organisches Lösungsmittel getaucht wird, das oberflächenaktive Moleküle enthält. Zum Beispiel kann eine Kombination einer Organosilanverbindung und einem SiO2- oder Al2O3-Substrat oder einer Kombination eines Alkohols oder eines Amins und einem Platinsubstrat verwendet werden, um ein Muster durch Lichtlithografie oder ähnlichem zu erzeugen. Ein solcher monomolekularer Film ermöglicht die Erzeugung eines feinen Musters. Da allerdings die Substrat/Material-Kombination, die in dem monomolekularen Film verwendbar ist, eingeschränkt ist, ist es schwierig, die Methode einer praktischen Verwendung zuzuführen. Die Technik der Bildung eines feinen Leitermusters, das praktisch angewendet werden kann, hat sich bisher noch nicht durchgesetzt.

Vom Standpunkt der Leichtbauweise, Flexibilität und Umweltkompatibilität wurde die Herstellung eines organischen Transistors unter Verwendung von leitfähigen Polymermustern untersucht. Ein Träger unter Verwendung eines solchen organischen Materials ist dadurch gekennzeichnet, dass der Träger leicht, dünn und flexibel ist und dass ein Element mit einer großen Fläche leicht (durch die gleiche Drucktechnik wie beim Drucken bei Raumtemperatur) unter Verwendung eines solchen Trägers hergestellt werden kann. Durch Kombination dieser Merkmale mit elektrischen und optischen Eigenschaften eines neuen organischen Halbleiters, der in der Entwicklung ist, kann eine neue Entwicklung bei den Techniken für die Personalisierung der Information erwartet werden, die von der gegenwärtigen Informationstechnologie intensiv gefordert wird. Eine solche Technik ist zum Beispiel eine Technik zur Herstellung tragbarer Endgeräte mit einfachen informationsbringenden Funktionen und leicht handhabbaren Eingangs/Ausgangsfunktionen.

Allerdings erfüllen viele dieser Techniken nicht zufrieden stellend die Forderungen, die vom praktischen Gesichtpunkt gestellt werden, wie Haltbarkeit, Stabilität der Leitfähigkeit, Anwendbarkeit auf größere Flächen und geeignete Herstellung.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu lösen und die folgenden Gegenstände bereitzustellen.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mustererzeugungsverfahrens, das nach Anwendung von Energie leicht zu einem Muster mit gleichmäßiger Qualität, Schärfe und Funktion entsprechend einer an dem Muster haftenden Substanz führt. Dieses Mustererzeugungsverfahren kann bei einer Flachdruckplatte angewandt werden unter Einsatz von Merkmalen der hydrophilen/hydrophoben Regionen, eines Beugungsgitters, eines Polarisators, einer Antireflexbeschichtung, einer Mikrolinse und eines Diffusors, wobei jedes davon die selektive Haftung der Substanz an ein Muster nutzt.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Bilderzeugungsverfahrens, das in einem breiten Bereich von Applikationen eingesetzt werden kann, wie als Displaymaterial und als Flachdruckplatte unter Verwendung hoher Hydrophilität eines hydrophilen Pfropfpolymeren, wobei ein durch das Bildungerzeugungsverfahren erhaltenes Bild nach Anwendung von Energie leicht zu einem Bild mit gleichmäßiger Qualität, Schärfe und hoher Dichte führt, ungeachtet von dessen Fläche.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mustererzeugungsverfahrens mit Feinpartikeln, das zur leichten Erzeugung eines kräftigen und gleichmäßigen Musters nur von adsorbierten Feinpartikeln auf einem gewünschten Bereich eines Substrats, in der Lage ist, die nicht durch mechanische Behandlung wie reiben ablösbar sind und das zur Bildung eines Musters mit großer Fläche anwendbar ist sowie zur Bereitstellung eines unter Verwendung desselben hergestellten Mustermaterials aus Feinpartikeladsorption.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Erzeugungsverfahrens für leitfähige Muster, das die leichte Bildung feiner Stromleiter mit ausgezeichneter Dauerhaftigkeit und Leitfähigkeitsstabilität ermöglicht, die frei von Leiterbrüchen sind und eine gleichmäßige Dicke haben, sowie die Bereitstellung eines unter Verwendung desselben hergestellten leitfähigen Mustermaterials.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mustermaterials mit Substanzhaftung, bei dem eine ausgewählte Substanz auf einem scharfen Muster stark und selektiv haftet, wobei das Mustermaterial mit Substanzhaftung eine Funktion im Zusammenhang mit der Substanz hat, die an dem Muster haftet. Das Mustermaterial mit Substanzhaftung kann einer breiten Verwendung zugeführt werden. Durch Wahl der Substanz kann ein Bilderzeugungsmaterial, ein Mustermaterial mit Feinpartikeladsorption, ein leitfähiges Mustermaterial oder ähnliches bereitgestellt werden.

Diese Ziele können wie folgt erreicht werden.

Als Ergebnis intensiver Untersuchungen wurde von den Erfindern gefunden, dass ein hydrophiles/hydrophobes Muster erzeugt werden kann durch Fixierung eines hydrophilen oder hydrophoben Polymerisationsinitiators an der Oberfläche eines Substrats, Hervorrufen einer Pfropfpolymerisation eines Monomären mit gegensätzlicher Hydrophilität/Hydrophobität zu dem Initiator mittels des Initiators durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation. Die Erfinder haben auch gefunden, dass das hydrophile/hydrophobe Muster verwendet werden kann, um ein Mustermaterial durch Anhaften einer Substanz an dem Muster zu bilden, wobei das Mustermaterial eine Funktion in Bezug auf die Auswahl der Substanz hat. Daher umfasst das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren: die bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrates zu initiieren; Bildung eines Pfropfpolymeren in dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation zur Erzeugung eines hydrophilen/hydrophoben Musters entsprechend den Bereichen, die das Pfropfpolymer gebildet und nicht gebildet hat; und Anhaften eines Materials an dem hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters.

Wenn ein hydrophiles/hydrophobes Muster durch das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren erzeugt wird, ist es wichtig, dass die Hydrophilität/Hydrophobität eines Polymerisationsinitiators (auch als Initiator bezeichnet), der auf einem Substrat fixiert ist, entgegengesetzt zu dem des Monomeren sein sollte; das heißt, wenn ein hydrophiler Initiator verwendet wird, sollte ein hydrophobes Monomeres verwendet werden, um wenn ein hydrophober Initiator verwendet wird, sollte ein hydrophiles Monomeres verwendet werden. Vom Standpunkt der Bildformbarkeit wird üblicherweise vorgezogen, dass ein hydrophober Initiator mit einem hydrophilen Monomeren kombiniert wird, um einen hydrophilen Pfropfpolymerbereich zu bilden.

Der Mechanismus der Erfindung ist gegenwärtig noch nicht ganz klar, jedoch wird vermutet, dass infolge der Atomtransfer-Radikalpolymerisationsmethode bei dem Mustererzeugungsverfahren der Erfindung während der Erzeugung eines Pfropfpolymeren mit der Fähigkeit, eine Substanz zu adsorbieren, die erhaltenen Pfropfpolymeren einen niedrigen Dispersionsgrad mit sehr enger Molekulargewichtsverteilung haben. Da derartige Pfropfpolymere entsprechend dem bildweisen Muster auf dem fixierten Initiator erzeugt werden und ein Polymerfilmmuster mit gleichmäßiger Dicke erzeugt wird, können die auf diese Weise hergestellten hydrophilen/hydrophoben Muster bei der Musterbildung mit Substanzhaftung verwendet werden, um ein Substanzhaftungsmuster mit gleichmäßigen Qualitäten und hoher Schärfe zu erreichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der ein hydrophiler Pfropfpolymerbereich durch Kombination eines hydrophoben Initiators mit einem hydrophilen Monomeren gebildet wird und ein Färbemittel durch das hydrophile Pfropfpolymere adsorbiert wird, ist ein hydrophiles Pfropfpolymer vom Standpunkt der Bildformbarkeit bevorzugter als ein hydrophobes Pfropfpolymer, da das hydrophile Pfropfpolymer polare funktionelle Gruppen hat, die zur Wechselwirkung mit dem Färbemittel in der Lage sind.

Wenn ein Färbemittel als Substanz verwendet wird, ist ein Bildgebungsverfahren vorgesehen. Das erfindungsgemäße Bildgebungsverfahren umfasst: die bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, die Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren; die Bildung eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation, um ein hydrophiles/hydrophobes Muster entsprechend den Bereichen zu bilden, die das Pfropfpolymer gebildet und nicht gebildet hat; und Haftung des Färbemittels an dem hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters.

Wenn ein Feinpartikel als Substanz ausgewählt wird, ist ein Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption vorgesehen. Das Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption nach der Erfindung umfasst: die bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren; Bildung eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation; und Adsorption der Feinpartikel durch das Pfropfpolymere.

Das Mustermaterial aus Feinpartikeladsorption nach der Erfindung wird hergestellt durch bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit zur Initiierung der Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats, Bildung eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation und Adsorption der Feinpartikel durch das Pfropfpolymere.

Wenn eine leitfähige Substanz als Substrat ausgewählt wird, ist ein Erzeugungsverfahren für ein leitfähiges Muster vorgesehen. Das Erzeugungsverfahren für ein leitfähiges Muster nach der Erfindung umfasst: die bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren; Bildung eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation; und Adsorption des leitfähigen Materials durch das Pfropfpolymere.

Das leitfähige Mustermaterial der Erfindung wird hergestellt durch bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats hervorzurufen, Bildung eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation und Adsorption des leitfähigen Materials durch das Pfropfpolymere.

Das Pfropfpolymere in dem Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption und dem Erzeugungsverfahren für leitfähige Muster nach der Erfindung wird hergestellt durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation. Vorzugsweise hat das Pfropfpolymere eine polare Gruppe, und bevorzugter hat das Pfropfpolymere eine polare Gruppe an seiner Seitenkette. Die polare Gruppe ist insbesondere bevorzugt eine ionische Gruppe, die in Ionen dissoziieren kann.

Das Pfropfpolymere ist sehr stark an das Substrat fixiert, da eines seiner Enden chemisch an das Substrat gebunden ist. Da allerdings nur eines der Enden des Pfropfpolymeren an dem Substrat fixiert ist, ist das Pfropfpolymere im hohen Maße beweglich mit nur sehr geringen Einschränkungen hinsichtlich seiner Bewegung. In dem Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption nach der Erfindung kann die oben beschriebene grundlegende Eigenschaft des Pfropfpolymeren und die starke Wechselwirkung, die durch die polaren Gruppen in dem Pfropfpolymeren gezeigt werden, einen physikalisch starken (im hohen Maße dauerhaften) Laminatfilm von Feinpartikeln hervorrufen, wenn Feinpartikel durch das Pfropfpolymere adsorbiert werden. In dem erfindungsgemäßen Erzeugungsverfahren für leitfähige Muster kann die oben beschriebene grundlegende Eigenschaft des Pfropfpolymeren und die starke Wechselwirkung, die durch die polaren Gruppen in dem Pfropfpolymeren gezeigt werden, ein physikalisch starkes (im hohen Maße dauerhaftes) leitfähiges Muster hervorrufen, wenn ein leitfähiges Material durch das dadurch gebildete Pfropfpolymere adsorbiert wird. Der Mechanismus für eine solche Aktion ist nicht offensichtlich. Es wird allerdings vermutet, dass sich polare Gruppen in den Pfropfpolymeren um die Feinpartikel oder das leitfähige Material herum koordinieren, um eine wirksamere Wechselwirkung infolge der starken Wechselwirkung zwischen den polaren Gruppen in dem Pfropfpolymeren und den polaren Gruppen der Feinpartikel oder zwischen den polaren Gruppen in dem Pfropfpolymeren und den polaren Gruppen in dem leitfähigen Material zu erreichen sowie eine freie Bewegung der Pfropfpolymeren.

In dem Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption nach der Erfindung kann, wenn Pfropfpolymere auf einen gemusterten Bereich gebildet werden und Feinpartikel musterbezogen laminiert werden, da die Adsorptionsfestigkeit der Feinpartikel an dem gemusterten Bereich extrem stärker ist als in dem nicht gemusterten Bereich, eine geringe Menge an Feinpartikeln in einem Bereich außerhalb des gewünschten Bereiches vollständig entfernt werden. Als Ergebnis kann ein hochselektives Muster von adsorbierten Feinpartikeln erzeugt werden.

Allerdings ist es wichtig darauf zu verweisen, dass bei dem Mustermaterial aus der Feinpartikeladsorption und dem Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption nach der Erfindung die Wechselwirkung zwischen dem Pfropfpolymeren und dem Feinpartikeln auch eine hydrophobe Wechselwirkung sein kann.

Wenn bei der vorliegenden Erfindung Pfropfpolymere auf einen gemusterten (bildweisen) Bereich erzeugt werden und ein leitfähiges Material, bezogen auf das Muster, adsorbiert wird, kann, da die Adsorptionsstärke des leitfähigen Materials an den gemusterten Bereich extrem stärker ist als an den nicht gemusterten Bereich, eine geringe Menge des leitfähigen Materials, das in einem Bereich außerdem des gewünschten Bereichs adsorbiert wurde, vollständig entfernt werden. Als Ergebnis kann eine feine Verdrahtung (Stromkreis) mit gleichmäßiger Dicke selektiv gebildet werden ohne die Gefahr des Drahtbruchs. Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 ist ein Diagramm, das die Dicke eines Abschnitts in Richtung der Höhe bei einem Silikonsubstrat zeigt, das durch AFM gemessen wurde. Detaillierte Beschreibung der Erfindung Die Erfindung wird nachfolgend im Detail näher beschrieben.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Mustererzeugungsverfahren (M), umfassend das bildweise Erzeugen, auf einer Oberfläche eines Substrats, eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation zu initiieren, Erzeugen eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation, um ein hydrophiles/hydrophobes Muster zu bilden, das Bereiche mit erzeugtem Pfropfpolymer und Bereiche ohne erzeugtes Pfropfpolymer umfasst, und Auftragen einer Substanz auf den hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin der Bereich mit der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren, durch Fixierung eines Polymerisationsinitiators darauf erzeugt wird, und das Pfropfpolymere enthält ein Monomeres, das Hydrophilizität/Hydrophobizität aufweist, die der Hydrophilizität/Hydrophobizität des Polymerisationsinitiators entgegengesetzt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein Färbemittel ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein Färbemittel ist und das Pfropfpolymere ein Monomeres enthält, das Hydrophilizität/Hydrophobizität aufweist, die der Hydrophilizität/Hydrophobizität des Polymerisationsinitiators entgegengesetzt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein Farbstoff ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein Farbstoff ist und der Farbstoff eine Ladung aufweist, die einer Ladung des Pfropfpolymeren entgegengesetzt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz Feinpartikel darstellt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz Feinpartikel darstellt, und das Pfropfpolymere eine polare Gruppe hat.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz Feinpartikel darstellt, und die Feinpartikel jeweils eine Ladung aufweisen, die entgegengesetzt der Ladung des Pfropfpolymeren ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist und das Pfropfpolymere eine polare Gruppe hat.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist und das leitfähige Material aus leitenden Feinpartikeln besteht, die jeweils eine Ladung aufweisen, die der Ladung des Pfropfpolymeren entgegengesetzt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Mustererzeugungsverfahren (M), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist, und das leitfähige Material ein leitfähiges Polymeres ist, das ein leitfähiges Monomer umfasst, das von einer funktionellen Gruppe des Pfropfpolymeren durch ionische Kraft adsorbiert werden kann.

Eine weitere Ausführungsform ist ein Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), hergestellt durch bildweise Erzeugung auf einer Oberfläche eines Substrates eines Bereichs mit der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren durch Bildung eines Pfropfpolymeren auf dem Bereich mittels Atomtransfer-Radikalpolymerisation und durch Aufbringen einer Substanz auf das Pfropfpolymere.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin der Bereich mit der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren, durch Fixierung eines Polymerisationsinitiators darauf gebildet wird, und das Pfropfpolymere ein Monomer enthält, das Hydrophilizität/Hydrophobizität entgegengesetzt der Hydrophilizität/Hydrophobizität des Polymerisationsinitiators aufweist.

Eine weitere Ausführungsform ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz ein Färbemittel ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz Feinpartikel sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz Feinpartikel sind und das Pfropfpolymere eine polare Gruppe hat.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz Feinpartikel sind und die Feinpartikel jeweils eine Ladung entgegengesetzt zu der des Pfropfpolymeren haben.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist und das Pfropfpolymere eine polare Gruppe hat.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist und das leitfähige Material aus leitenden Feinpartikeln besteht, die eine Ladung aufweisen, die der Ladung des Pfropfpolymeren entgegengesetzt ist.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist das Substanzhaftungs-Mustermaterial (N), worin die Substanz ein leitfähiges Material ist und das leitfähige Material ein leitfähiges Polymeres ist, das ein leitendes Monomeres umfasst, das von einer funktionellen Gruppe des Pfropfpolymeren durch ionische Kraft adsorbiert werden kann.

Der Begriff „hydrophil" oder „hydrophob", wie er hier verwendet wird, bezieht sich allgemein auf die Affinität zu Wasser. Die Eigenschaft eine hohe Affinität zu Wasser aufzuweisen wird als „hydrophil" bezeichnet. Die Eigenschaft eine niedrige Affinität zu Wasser aufzuweisen und eine hohe Affinität zu Öl, wird als „hydrophob" bezeichnet. Vom Gesichtspunkt der Molekularstruktur her ist eine Verbindung mit einer funktionellen Gruppe, die eine Wasserstoffbindung mit einer Hydroxygruppe von Wasser bilden kann, allgemein hydrophil. Eine solche funktionelle Gruppe kann zum Beispiel eine Hydroxygruppe, eine Aminogruppe, eine Carboxygruppe, eine Sulfonsäuregruppe, eine Amidgruppe oder eine Carbonylgruppe sein. Eine Verbindung mit einer polaren Gruppe, die mit einer polarisierten Struktur von Wasser wechselwirken kann, ist wahrscheinlich auch hydrophil. Eine solche Verbindung mit einer polaren Gruppe kann eine Verbindung mit einer Struktur sein, die eine positive Ladung oder eine negative Ladung enthält. Zu Beispielen einer Struktur mit einer positiven Ladung gehören Onium-Basen wie die Amoniumbase und die Sulfoniumbase. Beispiele einer Struktur mit einer negativen Ladung sind eine Carboxylatgruppe und eine Sulfonatgruppe. Zu Beispielen einer hydrophoben funktionellen Gruppe gehören Alkylgruppen wie eine Methylgruppe und eine Ethylgruppe, alicyclische Gruppen wie eine Cyclohexylgruppe und eine Adamantylgruppe sowie aromatische Gruppen wie eine Phenylgruppe und eine Naphthylgruppe.

[Mustererzeugungsverfahren]

Das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren erfordert wenigstens drei Stufen, das sind die Stufe (a) der bildweisen Fixierung eines Polymerisationsinitiators auf der Oberfläche eines Substrats, die Stufe (b) der Bildung eines Pfropfpolymeren aus dem Polymerisationsinitiator durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation, um hydrophile/hydrophobe Muster umfassende Bereiche zu bilden mit einem darauf erzeugten Pfropfpolymeren und keinem Pfropfpolymeren, und die Stufe (c) der Anhaftung einer Substanz an den hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters. Das Substanzhaftungs-Mustermaterial nach der Erfindung wird durch das Mustererzeugungsverfahren hergestellt.

[Bilderzeugungsverfahren]

Das erfindungsgemäße Bilderzeugungsverfahren erfordert wenigstens drei Schritte, das sind der Schritt (a) der bildweisen Fixierung eines Polymerisationsinitiators auf der Oberfläche eines Substrats, die Stufe (b) der Erzeugung eines Pfropfpolymeren aus dem Polymerisationsinitiator durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation, um ein hydrophiles/hydrophobes Muster zu erzeugen, das Bereiche umfasst, auf denen ein Pfropfpolymeres geformt ist und nicht geformt ist, und die Stufe (c1) der Haftung eines Färbemittels an dem hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters.

[Erzeugungsverfahren des Feinpartikel-Adsorptionsmusters]

Das Erzeugungsverfahren des Feinpartikel-Adsorptionsmusters nach der Erfindung umfasst wenigstens drei Stufen, das sind die Stufe (a) der bildweisen Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren, die Stufe (b) der Bildung eines Pfropfpolymeren durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation auf dem Bereich, der die Fähigkeit hat, Polymerisation zu initiieren, und die Stufe (c2) der Adsorption von Feinpartikeln durch das Pfropfpolymere.

[Erzeugungsverfahren des leitfähigen Musters]

Das Erzeugungsverfahren von leitfähigen Mustern nach der Erfindung umfasst wenigstens drei Stufen, das sind die Stufe (a) der bildweisen Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren, die Stufe (b) der Bildung eines Pfropfpolymeren durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation auf dem Bereich, der die Fähigkeit hat, Polymerisation zu initiieren, und die Stufe (c3) der Adsorption eines leitfähigen Materials durch das Pfropfpolymere.

Nachfolgend werden diese Stufen näher beschrieben.

[Die Stufe (a) der bildweisen Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit Polymerisation auf der Oberfläche des Substrats zu initiieren]

Diese Stufe ist üblich bei dem Bildgebungsverfahren, dem Erzeugungsverfahren des Feinpartikel-Adsorptionsmusters und dem Erzeugungsverfahren des leitfähigen Musters nach der Erfindung. Es gibt keine besondere Einschränkung für Verfahren, die in der „Stufe der bildweisen Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren" angewandt werden, daher können es beliebige aus Publikationen bekannte Verfahren sein. Für die Erfindung bedeutet der „Bereich mit der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren" „ein Bereich, worin ein Initiator mit der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren bildweise fixiert wird", und bezieht sich nicht nur wörtlich auf „einen Bereich mit einem Initiator, der bildweise auf einem Stubstrat fixiert ist", sondern auch auf „einen Bereich, worin ein Initiator mit der Fähigkeit, Polymerisation zu initiieren, bildweise verbleibt nach der bildweisen Inaktivierung der polymerisationsinitiierenden Fähigkeit des Initiators, der über die gesamte Fläche eines Substrats fixiert wurde", wie später beschrieben.

Speziell wird Bezug genommen zum Beispiel auf ein Verfahren, in dem ein Fotolackmaterial für die Endbehandlung auf einem Substrat vorgesehen ist, wobei das Substrat mit dem Fotolack bildweise mit Licht belichtet wird, dann entwickelt wird, um den Fotolack zu entfernen, und schließlich mit einem Polymerisationsinitiator behandelt wird, der eine Endgruppe hat, die an das Substrat gebunden werden kann (nachfolgend manchmal einfach als „Polymerisationsinitiator" bezeichnet), um bildweise den Polymerisationsinitiator auf die exponierte Oberfläche des Substrats zu fixieren. Weiterhin wird Bezug genommen auf ein Verfahren, das in der JP-A-2002-283530 beschrieben ist, in dem ein Initiator mit einer Endgruppe, die an ein Substrat gebunden werden kann, an eine Platte mit einem darauf befindlichen konvexen Muster der Oberfläche durch Haftung gebunden wird und anschließend auf die Oberfläche des Substrats übertragen wird, und der Initiator ist nur in einem Bereich fixiert der mit dem konvexen Muster korrespondiert. Es ist auch möglich, ein Verfahren einzusetzen, bei dem ein Initiator über die gesamte Fläche eines Substrats fixiert wird und anschließend bildweise durch Licht belichtet wird, um die polymerisationsinitiierende Fähigkeit des Initiators in dem gegenüber Licht exponierten Bereich zu inaktivieren, so dass der Initiator auf dem Bereich, der nicht belichtet worden ist durch Licht, seine Aktivität beibehält. Vom Standpunkt der Leichtigkeit der Behandlung und der Anwendbarkeit größerer Flächen wird vorgezogen, die zuletzt genannte Methode zu verwenden, die die Inaktivierung des Initiators beinhaltet.

Das bedeutet, dass die Stufe (a) der bildweisen Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren, vorzugsweise einschließt ein Verfahren (a-1) der Fixierung eines Initiators über die gesamte Fläche eines Substrats und ein Verfahren (a-2) der bildweisen Zuführung von Energie zu dem fixierten Initiator, um den Initiator in dem Bereich mit der zugeführten Energie zu inaktivieren, um dadurch ein Muster des inaktivierten Initiators in dem Bereich mit der zugeführten Energie/des nicht aktivierten Initiators in dem Bereich der nicht zugeführten Energie zu erzeugen.

Als Verfahren zur lokalen Fixierung eines Polymerisationsinitiators mit Aktivität in Richtung auf die Oberfläche eines Substrats wird in der JP-A-11-263819 ein Verfahren vorgeschlagen, in dem Sulfonylchlorid, ein Polymerisationsinitiator, auf einer festen Oberfläche fixiert und anschließend mit Licht inaktiviert wird. Da allerdings Sulfonylchlorid allmählich zersetzt und inaktiviert wird durch Luftfeuchtigkeit, ist ein solches Verfahren nicht praktisch einsetzbar. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nach Initiatoren gesucht, die vorzugsweise in dem Mustererzeugungsverfahren eingesetzt werden können, und als Ergebnis haben sie gefunden, dass &agr;-halogenierte Ester, die hochstabil in Bezug auf den zeitlichen Ablauf sind, die physikalische Eigenschaft haben, durch Licht zersetzt zu werden und dadurch ihre Initiierungsfähigkeit verlieren (inaktiviert werden), und als Initiatoren zur Erzeugung praktischer Bilder verwendet werden können, wodurch die Erfindung vervollständigt wurde.

Nachfolgend wird ein spezielles Verfahren zur Durchführung dieses Prozesses detaillierter beschrieben in Bezug auf Beispiele, wobei die Erfindung jedoch nicht auf den nachfolgend beschriebenen Prozeß eingeschränkt ist.

(Substrat)

Das für die Erfindung verwendbare Substrat kann ein beliebiges Substrat aus einem anorganischen Material sein, wie eine Glasplatte, eine Siliciumplatte, eine Aluminiumplatte oder eine Platte aus rostfreiem Stahl sowie ein Substrat aus einem organischen Material, wie einem Polymeren.

Zu Beispielen für das Substrat aus einem anorganischen Material gehören zusätzlich zu den oben angegebenen Substraten eine Metallplatte aus Gold, Silber, Zink oder Kupfer, ein darauf vorgesehenes Substrat mit einem Metalloxid wie ITO, Zinnoxid, Aluminiumoxid oder Titanoxid.

Zu Beispielen von verwendbaren Polymersubstraten gehören Substrate, die aus Harzmaterialien hergestellt sind, ausgewählt unter Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Cellulosediacetat, Cellulosetriacetat, Cellulosepropionat, Cellulosebutyrat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosenitrat, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyvinylacetal, Polyurethan, Epoxyharz, Polyesterharz, Acrylharz und Polyimidharz. Wenn ein Polymerharz verwendet wird, kann eine funktionelle Gruppe wie eine Hydroxygruppe oder Carboxygruppe auf der Oberfläche des Substrats durch Koronabehandlung oder Plasmabehandlung eingeführt werden, um die Bindung des Substrats an einen Initiator mit einer reaktionsfähigen funktionellen Gruppe zu verbessern.

(Polymerisationsinitiator)

Der Initiator kann eine beliebige bekannte Verbindung sein, die sowohl eine Komponente hat, die Polymerisation nach Belichtung durch Licht initiiert (auch nachfolgend als „Initiierungsstelle" bezeichnet) als auch eine Komponente, die an ein Substrat gebunden werden kann (nachfolgend auch als „Bindungsstelle" bezeichnet) und zwar im gleichen Molekül. Beispielsweise können die folgenden Verbindungen genannt werden.

Als Initiierungsstelle wird allgemein ein organisches Halogenid (zum Beispiel eine Esterverbindung mit einem Halogen in der &agr;-Position oder eine Verbindung mit einem Halogen an einer Benzylposition) oder eine halogenierte Sulfonylverbindung als Teilstruktur eingeführt. Eine Verbindung, die eine Gruppe hat, die anstelle von Halogen arbeitet, kann zum Beispiel auch eine Diazoniumgruppe, Azidogruppe, Azogruppe, Sulfoniumgruppe oder Oxoniumgruppe verwendet werden, insofern, da die Verbindung eine Funktion als Initiator ähnlich zu der oben genannten halogenierten Verbindung hat.

Speziell gehören zu Beispielen der Verbindung, die als Initiierungsstelle eingeführt werden können, Verbindungen, die durch die folgenden allgemeinen Formeln (1) bis (7) repräsentiert werden: C6H5-CH2X, C6H5-C(H)(X)CH3 (1) C6H5-C(X)(CH3)2 (2)

In der allgemeinen Formel (1) und (2) repräsentiert C6H5 eine Phenylgruppe, und X ist ein Chloratom, ein Bromatom oder ein Iodatom. R1-C(H)(X)-CO2R2 (3) R1-C(CH3)(X)-CO2R2 (4) R1-C(H)(X)-C(O)R2 (5) R1-C(CH3)(X)-C(O)R2 (6)

In den allgemeinen Formen (3) bis (6) repräsentieren R1 und R2 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen, und X ist ein Chloratom, ein Bromatom oder ein Iodatom. R1-C6H4-SO2X(7)

In der allgemeinen Formel (7) hat R1 die gleiche Bedeutung wie in der obigen Definition wie R1, und X hat die gleiche Bedeutung wie bei der obigen Definition von X.

Vom Standpunkt der Stabilität in Bezug auf den zeitlichen Durchgang ist die &agr;-Halogenester-Verbindung besonders bevorzugt als Initiierungsstelle des Initiators. In den obigen Beispielen sind Esterverbindungen, die jeweils ein Halogenatom in &agr;-Position habren, und Verbindungen, die jeweils ein Halogenatom an einer Benzylposition haben, hydrophob, während Verbindungen, die ein Sulfonylhalogenid als Teilstruktur enthalten, hydrophil sind.

Die Bindungsstelle in dem Initiator, das heißt die Substrat-bindende Gruppe (funktionelle Gruppe, die an ein Substrat gebunden sein kann) kann eine Thiol-Gruppe, eine Disulfidgruppe, eine Alkenylgruppe, eine vernetzte Silylgruppe, eine Hydroxygruppe, eine Epoxygruppe, eine Aminogruppe und eine Amidgruppe sein. Eine besonders bevorzugte Substrat-bindende Gruppe unter diesen Gruppen sind eine Thiolgruppe und eine vernetzte Silylgruppe.

Zu Beispielen des Initiators mit einer Initiierungsstelle und einer Bindungsstelle gehören zum Beispiel Verbindungen, die durch die folgende allgemeine Formel (8) repräsentiert werden: R4R5C(X)-R7-C(H)(R3)CH2-[Si(R9)2-b(Y)bO]m-Si(R10)3- a(Ya)(8)

In der allgemeinen Formel (8) haben R3, R4, R5, R6 und R7 die gleiche Bedeutung wie die von R1 und R2, und X hat die gleiche Bedeutung wie bei der obigen Definition von X. R9 und R10 sind jeweils unabhängig eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Aralkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Triorganosiloxygruppe, repräsentiert durch (R')3SiO-, worin R' eine einwertige Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, und wobei die 3 R'-Gruppen gleich oder verschieden voneinander sein können. Wenn zwei oder mehr Gruppen R9 vorhanden sind oder zwei oder mehr R10-Gruppen vorhanden sind, können die Gruppen gleich oder voneinander verschieden sein.

Y ist eine Hydroxygruppe, ein Halogenatom oder eine hydrolysierbare Gruppe, und wenn zwei oder mehr Gruppen Y vorhanden sind, können die Gruppen gleich oder voneinander verschieden sein.

Die Bedeutung von a ist eine ganze Zahl 0, 1, 2 oder 3, b ist eine ganze Zahl 0, 1 oder 2, und m ist eine ganze Zahl von 0 bis 19. Weiterhin muß die Beziehung a + mb 1 erfüllt sein.

Unter den Verbindungen, die von der allgemeinen Formel (8) repräsentiert werden, sind die Verbindungen der allgemeinen Formeln (8-1) bis (8-7) bevorzugt: XCH2C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3 (8-1) CH3C(H)(X)C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3 (8-2) (CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSi(OCH3)3 (8-3) (CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSiCl3 (8-4) XCH2C(O)O(CH2)nSiCl3 (8-5) CH3C(H)(X)C(O)O(CH2)nSi(CH3)(OCH3)2 (8-6) (CH3)2C(X)C(O)O(CH2)nSiCl3 (8-7)

In den allgemeinen Formeln (8-1) bis (8-7) bedeutet X ein Chloratom, ein Bromatom oder ein Iodatom, und N ist eine ganze Zahl von 0 bis 20.

Zu weiteren Beispielen den Initiators mit einer Initiierungsstelle und einer Bindungsstelle gehören Verbindungen, die durch die folgende allgemeine Formel (9) repräsentiert werden: (R10)3-a(Y)aSi[OSi(R9)2-b(Y)b]m-CH2-C(H)(R3)-R11-C(R4)(X)-R8-R5 (9)

In der allgemeinen Formel (9) haben R3, R4, R5, R7, R8, R10, a, b, m, X und Y die gleiche Bedeutung wie oben definiert.

Unter den Verbindungen, die durch die allgemeine Formel (9) repräsentiert werden, sind die Verbindungen der allgemeinen Formeln (9-1) bis (9-6) bevorzugt: (CH3O)3SiCH2CH2C(H)(X)C6H5 (9-1) Cl3SiCH2CH2C(H)(X)C6H5 (9-2) Cl3Si(CH2)2C(H)(X)-CO2R(9-3) (CH3O)2(CH3)Si(CH2)2C(H)(X)-CO2R(9-4) (CH3O)2Si(CH2)3C(H)(X)-CO2R(9-5) (CH3O)2(CH3)Si(CH2)3C(H)(X)-CO2R(9-6)

In den allgemeinen Formeln (9-1) bis (9-6) ist X Chlor, Brom oder Iod und R ist eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Aralkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens beschrieben, das ist [das Verfahren, bei dem als Verfahren (a-1) ein Initiator an der Oberfläche eines Substrats fixiert wird und ein Verfahren (a-2) der bildweisen Zuführung von Energie zu dem fixierten Initiator, um dem Initiator in dem Bereich mit der zugeführten Energie zu inaktivieren, um ein Muster des inaktivierten Initiators in den Bereich mit der zugeführten Energie/dem nicht aktivierten Initiator in dem Bereich der nicht zugeführten Energie zu bilden] .

Der Initiator in dem Verfahren (a-1) der Fixierung eines Initiators an der Oberfläche eines Substrats und das Verfahren zur Fixierung über eine Substrat bindende Gruppe an der Oberfläche des Substrats sind identisch mit dem oben beschriebenen. Es wird nun das Verfahren zur Belichtung des fixierten Initiators mit gemustertem Licht beschrieben.

Bei der Erfindung ist das Verfahren der Zuführung von Energie auf bildförmige Weise nicht besonders eingeschränkt, und es kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem die Belichtung durch Licht oder wärme erfolgt, in sofern, als das das Verfahren Energie spenden kann, die in der Lage ist, die Initiierungsstelle zu zersetzen, wodurch eine Inaktivierung der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren erfolgt. Vom Kostenstandpunkt und von der Einfachheit der Vorrichtung wird allerdings ein Verfahren vorgezogen, bei dem die Bestrahlung mit aktiven Strahlen erfolgt.

Wenn eine Bestrahlung mit aktiven Strahlen eingesetzt wird, um eine bildweise Energie zu ergeben, kann eine Licht-Abtastbelichtung, basierend auf Digitaldaten- oder Muster-Lichtbelichtung unter Verwendung einer lithographigrafischen Folie.

Beispiele für das Verfahren der Zuführung von Energie, die bei der Erzeugung eines Bildes eingesetzt wird, sind ein Verfahren zur Einbeziehung einer bildmäßigen Erwärmung und ein Verfahren unter Einbeziehung des Schreibens mit Bestrahlung, wie die Belichtung durch Licht. Als spezifische Mittel können für die Bestrahlung mit Licht eingesetzt werden ein Infrarotlaser, eine UV-Lampe, sichtbares Licht oder ähnliches, Elektronenstrahlbestrahlung mit Gamma-Strahlen oder ähnliches oder ein Erhitzen mit einem Thermokopf oder ähnlichem. Zu Beispielen der Lichtquelle, die für die Bestrahlung verwendet wird, gehören eine Quecksilberdampflampe, eine Metallhalogenidlampe, eine Xenonlampe, eine chemische Lampe und eine Kohlenstoff-Lichtbogenlampe. Zu Beispielen der Strahlung gehören Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen, Ionenstrahlen und ferne Infrarotstrahlen. Weiterhin können auch verwendet werden g-Strahlen, i-Strahlen tiefe W-Strahlen, Strahlen mit hoher Energiedichte (Laserstrahlen).

[Stufe (b) der Erzeugung des Pfropfpolymeren durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation auf einem Bereich mit der Fähigkeit Polymerisation zu initiieren zur Erzeugung eines hydrophilen/hydrophoben Musters, umfassend Bereiche, in denen ein Pfropfpolymeres gebildet und nicht gebildet wird]

Verfahren zur Erzeugung eines Musters mit einem Pfropfpolymeren unter Verwendung der Atomtransfer-Radikalpolymerisation sind aus dem Stand der Technik bekannt, und derartige Verfahren können für die Erfindung angewandt werden.

Zum Beispiel offenbart die JP-A-11-263819 ein Verfahren zur Herstellung eines Feststoffes mit gepfropfter Oberfläche, wobei das Verfahren die Fixierung eines Initiators durch monomolekulare Akkumulierung auf einem Substrat, anschließende Inaktivierung der polymerisationsinitiierenden Gruppen in einem Bereich, der durch Strahlung mit Licht in ein vorbestimmtes Muster abgeteilt ist, und anschließende Durchführung der Pfropfpolymerisation mittels Atomtransfer-Radikalpolymerisation nur in einem Bereich, wo die polymerisationsinitiierenden Gruppen, die ihre Aktivität beibehalten haben, vorhanden sind. Weiterhin ist ein Verfahren in Macromolecules, Vol. 33, (2000): 597 beschrieben, bei dem Atomtransfer-Radikalpolymerisation hervorgerufen wird, bei dem ein Initiator bildweise haftet durch Mikrokontaktdruck. Diese Verfahren sind vorgesehen, ein Pfropfmuster zu bilden, und es wird nicht vorgeschlagen, dass das erhaltene Muster als Bildmaterial verwendet wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten fest, dass dieses Mustererzeugungsverfahren vorzugsweise für das Mustererzeugungsverfahren mit Substanzhaftung nach der Erfindung angewandt werden kann.

Die Erfinder haben das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren vorgeschlagen, in dem sie die Fähigkeit der Pfropfpolymerkette, Material zu adsorbieren und das gleichmäßige Molekulargewicht von Pfropfpolymeren, erhalten durch die Atomtransfer-Radikalpolymerisation, ausgenutzt haben. Weiterhin basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass beispielsweise wenn das resultierende Muster ein Färbemittel adsorbiert, um ein Bild zu erzeugen, ein ausgezeichnetes Bilderzeugungsvermögen erreicht werden kann.

Wie oben beschrieben wird ein Initiator, der eine in einem Muster erzeugte polymerisationsinitiierende Fähigkeit hat (aufrecht erhält), pfropfpolymerisiert und zwar vorzugsweise mit einem Monomeren, das Hydrophilizität/Hydrophobizität entgegengesetzt zu der des Initiators aufweist.

(Bei der Pfropfpolymerisation verwendetes Monomeres)

Das bei der Pfropfpolymerisation verwendete Monomere kann ein beliebiges bekanntes Monomeres sein. Wenn ein hydrophober Initiator verwendet wird, zum Beispiel ein &agr;-halogenierter Ester, sollte ein hydrophiles Monomeres verwendet werden. Zu Beispielen von hydrophilen Monomeren gehören die folgenden Monomeren, und ein hydrophiles Pfropfpolymeres kann durch Polymerisation eines solchen Monomeren gebildet werden.

Zu Beispielen des hydrophilen Monomeren gehören, sind jedoch nicht darauf beschränkt, (Meth)acrylsäure, Alkalimetallsalze davon und Aminsalze davon; Itaconsäure, Alkalimetallsalze davon und Aminsalze davon; Amidmonomere wie 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, (Meth)acrylamid, N-Monomethylol(meth)acrylamid und N-Dimethylol(meth)acrylamid; Allylamin und hydrohalogenierte Säuresalze davon; 3-Vinylpropionsäure, Alkalimetallsalze davon und Aminsalze davon; Vinylsulfonsäure, Alkalimetallsalze davon und Aminsalze davon; Ethylenglycolmonomere wie Diethylenglycol(meth)acrylat und Polyoxyethylenglycolmono(meth)acrylat; N-Vinylverbindungen wie N-Vinyl-2-pyrrolidon, N-Vinylformamid, N-Vinylacetamid und N-Methyl-N-vinylformamid; (Meth)acrylat-Derivate wie N-Ethylacrylamid, Diacetonacrylamid, Hydroxypropylacrylat und Methoxypolyethylenglycol-Methacrylate; und Vinylsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure, Styrolsulfonsäure, 2-Acrylamid-2-phenylpropansulfonsäure, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Diethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid, 2-Sulfoethyl(meth)acrylat, 2-Acrylamid-2-methylpropansulfonsäure, saures Phosphoxypolyoxy-Ethylenglycol-mono(meth)acrylat, Salze davon.

Im Falle der Erzeugung eines Feinpartikel-Adsorptionsmusters oder eines leitfähigen Musters sind auch Monomere bevorzugt, die eine quaternäre Ammoniumgruppe haben, wie 2-Trimethylammoniumethyl-acrylatchlorid.

Im Falle der Bildung eines Feinpartikel-Adsorptionsmusters oder eines leitfähigen Musters sind besonders vorzuziehende hydrophile Monomere unter diesen hydrophilen Monomeren solche hydrophilen Monomere, die jeweils eine ionische Gruppe aufweisen, wie eine Carboxygruppe, Sulfonsäuregruppe, Phosphonsäuregruppe oder Ammoniumgruppe sowie hydrophile Monomere, die jeweils eine ionische Gruppe aufweisen, die in Ionen disoziieren kann.

Wenn ein hydrophiler Initiator verwendet wird, wird vorzugsweise ein hydrophobes Monomeres verwendet. Der Begriff „ein hydrophobes Monomeres", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Monomeres, das wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt:

  • (i) ein Monomeres mit einer Löslichkeit im Wasser von weniger als 1 g/100 g bei 20° C; und/oder
  • (ii) ein Homopolymeres eines Monomeren, wobei das Homopolymere eine Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,5 g/100 g bei 20° C hat, das heißt ein in Wasser unlösliches Homopolymeres.

Zu Beispielen des hydrophoben Monomeren gehören Styrol; Acrylnitril; Ethylen; Propylen; Buten-1,4-methylpenten-1,2-hydroxyethymethacrylat; Vinylchlorid; Vinylidenchlorid; N-Alkyl(meth)acrylamid-Derivate wie N,N-Diethylmethacrylamid, N,N-Di-n-propylacrylamid, N-n-Butyl(meth)acrylamid, N-tert-Butyl(meth)acrylamid, N-n-Hexyl(meth)acrylamid, N-n-Octyl(meth)acrylamid, N-tert-Octylacrylamid und N-n-Dodecyl(meth)acrylamid; (Meth)acrylat-Derivate wie Ethyl(meth)acrylat, Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, 2-Ethyl(meth)acrylat und Glycidyl(meth)acrylat. Wie oben beschrieben hat das hydrophobe Monomere nach der Erfindung eine Löslichkeit in Wasser von weniger als 1 g/100g bei 20° C. Das erfindungsgemäße hydrophobe Monomere hat eine Löslichkeit in Wasser von vorzugsweise weniger als 0,5 g/100 g, weiterhin bevorzugt von weniger als 0,1 g/100 g bei 20° C.

In der Beschreibung zum obigen Absatz (b) bezieht sich der Begriff „ein hydrophiles Monomeres" auf ein Monomeres, das beide folgenden Bedingungen erfüllt:

  • (i) ein Monomeres mit einer Löslichkeit in Wasser von 1 g/100 g oder größer bei 20° C; und
  • (ii) ein Homopolymeres des oben genannten Monomeren mit einer Löslichkeit in Wasser von 0,5 g/100 g oder größer bei 20° C, das heißt das Homopolymere ist löslich in Wasser.

(Pfropfpolymerisationsverfahren)

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch Anwendung der Atomtransfer-Radikalpolymerisation zur Bildung des Pfropfpolymeren. Nachfolgend wird die Atomtransfer-Radikalpolymerisation kurz beschrieben.

- Atomtransfer-Radikalpolymerisation -

Bei der üblichen Radikalpolymerisation wird es als schwierig erachtet, da die Polymerisationsgeschwindigkeit hoch ist und die Reaktion leicht durch Kupplung der Radikale beendet wird, das Molekulargewicht des Polymeren zu regulieren. Es ist allerdings bekannt, dass wenn eine "lebende Radikalpolymerisationsmethode" angewandt wird, die Reaktion schwerlich beendet wird. Daher haben die Polymeren eine enge Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn von etwa 1,1 bis 1,5), die erreicht werden kann, und die Steuerung des Molekulargewichts kann leicht über das Monomer/Initiator-Verhältnis erreicht werden.

Unter den „lebenden Radikalpolymerisationsmethoden" wird eine „Atomtransfer-Radikalpolymerisationsmethode", bei der ein Vinylmonomeres in Gegenwart eines organischen Halogenids oder einer halogenierten Sulfonylverbindung als Initiator und eines Übergangsmetallkomplexes als Katalysator polymerisiert wird, vorzugsweise für die Herstellung eines Vinylpolymeren mit einer spezifischen funktionellen Gruppe bevorzugt. Dies erfolgt darum, weil die „Atomtransfer-Radikalpolymerisationsmethode" einen höheren Freiheitsgrad in Bezug auf den Initiator und den Katalysator zusätzlich zu den Merkmalen von „lebenden Radikalpolymerisationsmethoden" hat, da der Initiator eine Halogengruppe oder ähnliches an seinem Ende hat und diese Gruppe sehr vorteilhaft für eine Austauschreaktion der funktionellen Gruppe ist.

Für das Atomtransfer-Radikalpolymerisationsverfahren wird Bezug genommen auf Verfahren, die beschrieben sind von Matyjaszewski et al: Journal of American Chemical Society, vol. 117, (1995): S. 5614; Macromolecules, vol. 28, (1995): S. 7901; Science vol. 272, (1996): S. 866; WO 96/30421; WO 97/18247; WO 98/01480; WO 98/40415; und Sawamoto et al.: Macromolecules, vol. 28, (1995): S. 1721; JP-A-9-208616 und JP-A-8-41117.

Der hier verwendete Begriff „Atomtransfer-Radikalpolymerisation" bezieht sich nicht nur auf die übliche Atomtransfer-Radikalpolymerisation unter Verwendung eines organischen Halogenids oder einer halogenierten Sulfonylverbindung als Initiator, wie oben beschrieben, sondern auch auf eine „Umkehr-Atomtransfer-Radikalpolymerisation", in der ein allgemeiner Initiator für die freie Radikalpolymerisation wie ein Peroxid, mit einem üblichen Katalysator für die Atomtransfer-Radikalpolymerisation, wie ein Kupfer(II)-Komplex in einem hochoxidierten Zustand kombiniert wird.

(Atomtransfer-Radikalpolymerisationskatalysator)

Für den Übergangsmetallkomplex, der als Katalysator bei der Atomtransfer-Radikalpolymerisation verwendet wird, gibt es keine besondere Einschränkung. Die in der WO 97/18247 beschriebenen Katalysatoren können eingesetzt werden. Zu Beispielen von besonders bevorzugten Metallkomplexen gehören Komplexe von nullwertigem Kupfer, einwertigem Kupfer, zweiwertigem Kupfer, zweiwertigem Ruthenium, zweiwertigem Eisen und zweiwertigem Nickel.

Insbesondere Kupferkomplexe sind bevorzugt. Zu Beispielen von einwertigen Kupferverbindungen gehören Kupferchlorid, Kupferbromid, Kupferiodid, Kupfercyanid, Kupferoxid und Kupferperchlorat. Als Katalysator bevorzugt ist auch ein zweiwertiger Rutheniumchlorid-tris-triphenylphosphinkomplex (RuCl2(PPh3)3). Wenn eine Rutheniumverbindung als Katalysator verwendet wird, wird ein Aluminiumalkoxid als Aktivator hinzugegeben. Als Katalysatoren bevorzugt sind auch ein zweiwertiger Eisen-bis-triphenylphosphinkomplex (FeCl2(PPh3)3), ein zweiwertiger Nickel-bis-triphenylphosphinkomplex (NiCl2(PPh3)3) und ein zweiwertiger Nickel-bis-tributylphosphinkomplex (NiBr2(PBu3)3).

Wenn eine Kupferverbindung als Katalysator verwendet wird, kann deren Ligand ein Ligand sein, der in der WO 97/18247 beschrieben ist. Es gibt keine besondere Einschränkung für den Liganden, bevorzugt ist allerdings ein Aminbasierter Ligand, besonders bevorzugt ein Ligand wie aliphatisches Amin, zum Beispiel 2,2'-Dipyridyl und Derivate davon, 1,10-Phenanthrolin und Derivate davon, Trialkylamin, Tetramethylethylendiamin, Pentamethyldiethylentriamin und Hexamethyl(2-aminoethyl)amin. Für die Erfindung wird ein aliphatisches Polyamin bevorzugt, wie Pentamethyldiethylentriamin oder Hexamethyl(2-aminoethyl)amin.

Die Menge des unter üblichen Bedingungen der Atomtransfer-Radikalpolymerisation verwendeten Liganden wird in Abhängigkeit von der Koordinationszahl des Übergangsmetalls und der Anzahl der Ligandengruppen, die zu koordinieren sind, bestimmt, und sie wird in der Weise vorher bestimmt, dass die beiden Zahlen nahezu gleich sind. Beispielsweise ist das molare Verhältnis von 2,2'-Bipyridyl oder einem Derivat davon zu CuBr üblicherweise 2, und das molare Verhältnis von Pentamethyldiethylentriamin zu CuBr beträgt 1.

Wenn der Ligand zugegeben wird, um die Polymerisation zu initiieren und/oder der Ligand zugegeben wird um die Aktivität eines Katalysators zu regulieren, gibt es keine besondere Einschränkung für die Menge an Metallatom, jedoch ist das Metall bevorzugt im Überschuss zum Liganden vorhanden. Der Begriff „im Überschuss" oder „überschüssige Menge", wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass es mehr Positionen an Metallmolekülen gibt, wobei die Positionen durch Koordinierungsgruppen an den Ligandmolekülen koordiniert werden können. Mit anderen Worten, der Überschuss bedeutet, dass eine Gesamtvalenzanzahl der Metallmoleküle die Anzahl der Koordinierungsgruppen an den Ligandmolekülen überschreitet. Das Verhältnis der Koordinierungspositionen zu den Koordinierungsgruppen beträgt vorzugsweise 1,2 oder mehr, bevorzugter 1,4 oder mehr, noch mehr bevorzugt 1,6 oder mehr, am meisten bevorzugt 2 oder mehr.

(Reaktionslösungsmittel)

Für die Erfindung kann die Pfropfpolymerisationsreaktion in Abwesenheit oder in Anwesenheit von Lösungsmitteln durchgeführt werden. Zu Beispielen von Lösungsmitteln gehören Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Benzol und Toluol; Etherlösungsmittel wie Diethylether, Tetrahydrofuran, Diphenylether, Anisol und Dimethoxybenzol; halogenierte Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Methylenchlorid, Chloroform und Chlorbenzol; Ketonlösungsmittel wie Aceton, Methylethylketon und Methylisobutylketon; Alkohollösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butylalkohol und tert-Butylalkohol; Nitrillösungsmittel wie Acetonitril, Propionitril und Benzonitril; Esterlösungsmittel wie Ethylacetat und Butylacetat; Carbonatlösungsmittel wie Ethylencarbonat und Propylencarbonat; und Wasser. Diese Lösungsmittel können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

Die Pfropfpolymerisationsreaktion in dem Lösungsmittel wird allgemein durchgeführt durch Zugabe eines Monomeren zu dem Lösungsmittel, Zugabe eines Katalysators falls erforderlich, anschließend Eintauchen eines Substrats mit einem daran fixierten Initiator in das Lösungsmittel und Reaktion dessen für einen vorbestimmten Zeitraum.

Die Pfropfpolymerisationsreaktion in Abwesenheit des Lösungsmittels wird generell bei Raumtemperatur oder unter Erhitzen bei einer Temperatur von bis zu 100° C durchgeführt.

[Stufe (c) der Haftung einer Substanz an den hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters]

Es gibt keine besondere Einschränkung für die Substanz, die an den hydrophilen/hydrophoben Bereich haftend gemacht wird. Es kann eine beliebige Substanz verwendet werden, die die Fähigkeit zur Haftung an einem ausgewählten Bereich hat, und diese kann entsprechend ausgewählt werden. Eine Oberflächenbehandlung zur Verbesserung der Haftfähigkeit kann angewandt werden, um den Umfang der Substanzen, die für die Erfindung verwendet werden können, zu erweitern. Es können unterschiedliche Muster unter Einsatz von Merkmalen entsprechender Substanzen durch das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren vorgesehen werden.

Wenn eine hydrophile Gruppe auf einem hydrophilen Polymeren eine negative Ladung hat, wie im Falle von Sulfonat oder Carboxylat, kann eine Substanz mit einer positiven Ladung an dem hydrophilen Polymeren zur Haftung gebracht werden.

Durch Einsatz einer solchen ionischen Wechselwirkung haftet eine Substanz an einem Muster sehr stark, wodurch bei geringer Menge einer Substanz ein Substanzhaftungsmuster mit ausgezeichneter Dauerhaftigkeit vorgesehen werden kann.

Wenn ein Pfropfpolymeres hydrophob ist, kann eine hydrophobe Substanz an dem Pfropfpolymeren zur Haftung gebracht werden. Beispielsweise kann eine hydrophobe Druckfarbe an dem Pfropfpolymeren haften. In diesem Falle wird ein sichtbares Bild in Übereinstimmung mit dem Muster erzeugt. Die Substanz, die an dem Muster haftet, kann ein Färbemittel, ein Feinpartikel mit einer Funktion, ein leitfähiges Material oder ähnliches sein. Spezielle Ausführungsformen des Mustererzeugungsverfahrens werden nachfolgend erläutert.

[Stufe (c1) der Haftung eines Färbemittels an den hydrophilen oder hydrophoben Bereich eines hydrophilen/hydrophoben Musters]

Es wird ein Färbemittel, das zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes in der Lage ist, an das oben erhaltene hydrophile/hydrophobe Muster zur Haftung gebracht, um ein sichtbares Bild zu erzeugen. Das Färbemittel, das an dem hydrophilen/hydrophoben Muster haftet, kann ein organisches oder anorganisches Material sein insoweit es in der Lage ist, ein sichtbares Bild zu erzeugen. Das Material, das zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes in der Lage ist, bezieht sich auf ein materialabsorbierendes Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, und zu Beispielen derartiger Materialien gehören färbende Farbstoffe oder Pigmente, lichtundurchlässige Pigmente und feine Metallpartikel. Da gleichmäßige Pfropfpolymere, die eine enge Molekulargewichtsverteilung haben, bei der Erfindung erzeugt werden, wird, wenn ein Farbstoff als Färbemittel verwendet wird, der Farbstoff mit gleichmäßiger Dichte auf den Pfropfpolymeren adsorbiert, um ein Bild zu ergeben, das hinsichtlich des Farbtons und der Dichte überlegen ist, und dadurch ist bei dieser Ausführungsform die Wirkung der Erfindung besonders signifikant.

(Beziehung zwischen der polaren Gruppe des hydrophilen Polymeren und dem Färbemittel)

Speziell für den Fall, wo die hydrophile Gruppe des hydrophilen Polymeren negativ geladen ist, zum Beispiel in Form von Sulfonat und Carboxylat, kann ein positiv geladenes Molekül, zum Beispiel ein kationischer Farbstoff adsorbiert werden, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.

Zu Beispielen des kationischen Färbemittels, das bei einer solchen Bilderzeugung verwendbar ist, gehören kationische Farbstoffe, positiv geladene anorganische Pigmente, Feinmetallpartikel, beschichtete Pigmente, bei denen auf ihrer Oberfläche eine kationische Oberflächenschicht gebildet wurde, sowie beschichtete Feinmetallpartikel, auf deren Oberfläche eine kationische Oberflächenschicht gebildet wurde.

Als kationischer Farbstoff, der verwendet werden kann, kann ein bekannter Farbstoff in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Zwecken ausgewählt werden, wie Farbton und Bilddichte. Da ein solcher kationischer Farbstoff elektrisch angezogen wird von der Oberfläche einer bilderzeugenden Schicht durch die Funktionen der sauren Gruppen (Sulfonsäuregruppe, Carboxysäuregruppe) auf dem hydrophilen Polymeren als polaritätsumwandelnde Gruppen, ist in Betracht zu ziehen, dass der Farbstoff nicht nur in die Oberfläche eindringt, sondern auch in das Innere der bilderzeugenden Schicht, und der kationische Farbstoff wird an die sauren Gruppen gebunden, um schließlich ein Bild zu erzeugen. Als Ergebnis wird aus einer geringen Menge eines Farbstoffs durch ionische Wechselwirkung ein Schnellbild mit dem stark daran adsorbierten Farbstoff erzeugt.

Zu Beispielen des kationischen Farbstoffs gehören Farbstoffe, die jeweils eine Alkylamino- oder Aralkylaminobindung an dem Ende eines chromophoren aufweisen, Farbstoffe, die jeweils eine saure Amidbindung haben, wie eine Sulfonsäurealkylamid-Bindung, Azofarbstoffe, die jeweils eine Gruppe aufweisen, die zur Bildung eines Kations in der Lage ist, Methinfarbstoffe und heterocyclische Verbindungen wie Thiazol/Azofarbstoffe. Zu Beispielen des Basisgerüstes des kationischen Farbstoffes gehören Triphenylethan, Diphenylethan, Xanthen, Acridin, Azin, Thiazin, Thiazol, Oxazin und Azo. Solche Farbstoffe sind detaillierte beschrieben in Yutaka Hosoda, Shin Senryou Kgaku (Neue Farbstoffchemie) (Gihodo, 1957), 316 – 322.

Ein anderer Bilderzeugungsmechanismus besteht darin, wenn die hydrophile Gruppe des hydrophilen Polymeren eine positiv geladene Gruppe ist, wie die Ammoniumgruppe, wird ein negativ geladenes Molekül, zum Beispiel ein saurer Farbstoff, durch das hydrophile Polymere adsorbiert, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.

Zu Beispielen des anionischen Färbemittels, das bei einer solchen Bilderzeugung verwendet werden kann, gehören saure Farbstoffe, negativ geladene anorganische Pigmente, Feinmetallpartikel, beschichtete Pigmente, die auf ihrer Oberfläche eine anionische Oberflächenschicht haben, und beschichtete Feinmetallpartikel, die auf ihrer Oberfläche eine anionische Oberflächenschicht haben.

Als saurer Farbstoff, der verwendet werden kann, kann ein bekannter Farbstoff in geeigneter Weise ausgewählt werden in Übereinstimmung mit den Zielen wie Farbton und Bilddichte. Zu Beispielen des sauren Farbstoffes gehören Farbstoffe, basierend auf Azo, Anthrachinon, Triphenylmethan, Xanthen, Azin und Chinolin, und diese Farbstoffe können beliebig eingesetzt werden. Speziell C. I. Acid Yellow, C. I. Acid Orange 33, C. I. Acid Red 80, C. I. Acid Violet 7, C. I. Acid Blue 93 können verwendet werden, und diese Farbstoffe sind detailliert beschrieben in Senryo Binran (Farbstoff-Handbuch) ed. The Society of Synthetic Organic Chemistry (Maruzen Co., Ltd., 1970), 392 – 471.

In Übereinstimmung mit der jeweiligen Notwendigkeit können ein oder mehrere Färbemittel bei der Erzeugung sichtbarer Bilder eingesetzt werden. Um einen gewünschten Farbton zu erhalten, können mehrere Färbemittel vor der Verwendung vermischt werden.

Das Verfahren, bei dem das Färbemittel in dem hydrophilen/hydrophoben Bereich adsorbiert wird, kann ein Verfahren sein, bei dem eine Lösung oder Dispersion von Färbemittel auf die Oberfläche eines Substrats aufgetragen wird, das ein hydrophiles/hydrophobes Muster hat, das durch die vorherigen Stufen (a) und (b) erzeugt wurde oder durch ein Verfahren zum Eintauchen des Substrats, auf dem das hydrophile/hydrophobe Muster gebildet ist, in die Lösung oder Dispersion. Bei der Anwendung des Tauchens wird die Lösung oder Dispersion mit der Oberfläche des Mustererzeugungsmaterials für vorzugsweise etwa 10 Sekunden bis 60 Minuten in Kontakt gebracht, bevorzugter etwa 1 Minute bis 20 Minuten, so dass ein Überschuss des Färbemittels aufgetragen werden kann und eine ausreichende Haftung zwischen dem Färbemittel und dem gewünschten hydrophilen/hydrophoben Musterbereich erhalten werden kann.

Vom Standpunkt der Schärfe, des Farbtons und der Dauerhaftigkeit des Bildes wird bevorzugt, dass das Färbemittel durch den Mustererzeugungsbereich so viel wie möglich adsorbiert wird. Vom Standpunkt der Wirksamkeit der Adsorption beträgt die Konzentration der Lösung oder Dispersion vorzugsweise wenigstens 10 bis 20 Gewichts-%.

Da die Pfropfpolymeren, die die Fähigkeit zur Adsorption des Färbemittels haben, ein gleichmäßiges Molekulargewicht aufweisen kann gerade dann, wenn das Färbemittel im Überschuss aufgetragen wird, das Färbemittel unter gleichmäßigen Bedingungen durch den gesamten pfropfpolymerbildenden Bereich adsorbiert werden, um ein Bild mit Qualitäten zu erzeugen, das ausgezeichnet ist hinsichtlich gleichmäßigen Farbtons und Farbdichte ohne ungleichmäßigen Farbton und ungleiche Farbdichte, die durch eine ungleichmäßige Verteilung der Färbemittelmoleküle hervorgerufen werden.

Die Menge des verwendeten Färbemittels kann in Abhängigkeit von dem Bilderzeugungsmechanismus oder dem beabsichtigten Objekt bestimmt werden, wenn jedoch das Färbemittel durch ionische Adsorption eingeführt wird, können Bilder mit hoher Dichte und hoher Schärfe aus einer Menge von Färbemittel erzeugt werden, die geringer ist als die eines färbenden Materials oder gefärbten Materials, wie es allgemein bei Bilderzeugungsverfahren verwendet wird.

Wenn ein Harzfilm, bei dem eine Schicht mit hydrophoben Polymeren auch als Träger dient, eingesetzt wird, um lichtundurchlässige Materialien zu adsorbieren, wie anorganische Pigmente und Metallpigmente oder lichtdurchlässige gefärbte Farbstoffe, können leicht auch lichtdurchlässige Mustererzeugungsmaterialien und Displaymaterialien erhalten werden, die für OHP oder für Straßendekoration verwendet werden können.

Als Verfahren zum Einsatz anderer Lichterzeugungsmechanismen kann auch auf ein Verfahren verwiesen werden, bei dem ein hydrophobes Material wie Öldruckfarbe in dem hydrophoben Bereich zur Haftung gebracht wird. Wenn ein solcher Bilderzeugungsmechanismus verwendet wird, ist, da das Färbemittel nur an der Oberfläche eines hydrophoben Bereichs haftet, wo das hydrophile Pfropfpolymere nicht gebildet wird, dieses Bilderzeugungsverfahren zur Erzeugung eines monochromatischen Bildes geeignet.

(Anwendung für Flachdruckplatte)

Das durch das erfindungsgemäße Bilderzeugungsverfahren erhaltene hydrophile/hydrophobe Muster kann auch bei der Flachdruckplatte eingesetzt werden. Beispielsweise kann im Falle einer Flachdruckplatte, die mit einem hydrophilen/hydrophoben Muster versehen ist, das in Mustern erzeugte hydrophile Pfropfpolymere aufweist, Benetzungswasser und Öldruckfarbe auf die Oberfläche der Druckplatte aufgebracht werden, und das Benetzungswasser wird durch das hydrophile Muster adsorbiert, um einen Nichtbildbereich zu erzeugen, wobei die Oberfläche des hydrophoben Musters als hydrophober Bereich zur Aufnahme von Öltdruckfarbe wirkt, um einen Bildbereich zu erzeugen. Da die hydrophilen Pfropfpolymeren direkt auf den Träger in dem hydrophilen Musterbereich gebunden werden und gleichmäßige Molekulargewichte haben, kann Wasser durch den hydrophilen Bereich gleichmäßig und stabil adsorbiert werden, um ein Bild zu erzeugen, das ausgezeichnet ist hinsichtlich der Qualität und ohne Flecken im Nichtbildbereich. Da der Bildbereich aus dem hydrophilen Träger und einem Bereich mit dem restlichen hydrophoben Initiator besteht mit ausgezeichneter Dauerhaftigkeit des hydrophilen Bereiches, hat die erhaltene Druckplatte eine ausgezeichnete Durckbeständigkeit.

Der für die Flachdruckplatte verwendete Träger kann das gleiche Substrat sein, wie es oben zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes beschrieben wurde. Vom Standpunkt der Dimensionsstabilität wird allerdings vorzugsweise insbesondere für die Verwendung als Flachdruckplatte ein Substrat eingesetzt, das eine hydrophobe Polymerschicht (hydrophobe Harzschicht) umfasst, die auf einer Oberfläche einer Polyesterfolie wie PET oder auf einer Oberfläche einer Aluminiumplatte erzeugt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Mustererzeugungsverfahren können scharfe Bilder auf der Oberfläche eines beliebigen Substrats durch relativ einfache Behandlung erzeugt werden, und die erzeugten Bilder sind ausgezeichnet hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit und können somit für viele Anwendungen eingesetzt werden. Daher können verschiedene Bilder leicht in Übereinstimmung mit den Zielen erzeugt werden, und es können ebenso leicht Bilder mit großer Fläche für verschiedene Anwendungen wie Displays erzeugt werden.

[Stufe (c2) der Adsorption von Feinpartikel durch das Pfropfpolymere]

Für die Erfindung wird ein Muster von adsorbierten Feinpartikeln erzeugt, indem das oben erhaltene Pfropfpolymere die Feinpartikel adsorbiert.

(Feinpartikel)

Die erfindungsgemäßen Feinpartikel können beliebige Feinpartikel sein, die durch das Pfropfpolymere entsprechend der Erfindung adsorbiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform haben die Feinpartikel, da wie oben beschrieben das Pfropfpolymere eine polare Gruppe aufweist, vorzugsweise physikalische Eigenschaften, die eine Wechselwirkung mit der polaren Gruppe auf dem Pfropfpolymeren gestatten. Die verwendeten Feinpartikel können in geeigneter Weise ausgewählt werden entsprechend der Aufgabe der zu erzeugenden funktionellen Oberfläche.

Der Partikeldurchmesser der Feinpartikel kann ebenfalls in geeigneter Weise ausgewählt werden. Der Partikeldurchmesser der Feinpartikel ist variabel entsprechend der Aufgabe. Im allgemeinen liegt der Partikeldurchmesser im Bereich von 0,1 nm bis 1 &mgr;m, bevorzugter 1 nm bis 300 nm, noch bevorzugter 5 nm bis 100 nm.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Feinpartikel auf ionische Weise adsorbiert, und daher ist der Feinpartikeldurchmesser und die adsorbierte Menge naturgemäß eingeschränkt auf Basis der Oberflächenladung der Feinpartikel und der Anzahl der ionischen Gruppen.

Bei der Erfindung werden, wenn die polare Gruppe beispielsweise eine ionische Gruppe ist, die Feinpartikel durch ionische Gruppen der Pfropfpolymeren adsorbiert, zum Beispiel in einer Form, bei der die Feinpartikel regulär angeordnet sind, um nahezu eine Monoschicht zu bilden, oder in Form einer Multischicht durch Adsorption jedes Feinpartikels im Nanomaßstab auf jeder ionischen Gruppe des langen Pfropfpolymeren, basierend auf dem Zustand der ionischen Gruppen der Pfropfpolymeren.

Nachfolgend werden die funktionellen Feinpartikel, die als Feinpartikel für die Erfindung eingesetzt werden können, detaillierter beschrieben.

1. Feinpartikel für optische Materialien

Wenn das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption für die Herstellung von optischen Materialien verwendet wird, wird vorzugsweise eine Art von Feinpartikeln, ausgewählt unter Harzfeinpartikeln und Metalloxidfeinpartikeln, als funktionelle Feinpartikel verwendet.

Ein Harzfeinpartikel umfasst vorzugsweise ein organisches Polymeres in seinem Zentralbereich, der auch als Kern bezeichnet wird. Zu bevorzugten Beispielen der Metalloxidfeinpartikel gehören Siliciumdioxid (SiO2), Titanoxid (TiO2), Zinkoxid (ZnO) und Zinnoxid (SnO2). Transparente Pigmente, wie Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Ton und Talkum sowie Pigmentfeinpartikel, die als Weißpigmente bezeichnet werden, können auch eingesetzt werden, wenn sie die unten beschriebene bevorzugte Form aufweisen.

Vom Standpunkt der Dauerhaftigkeit haben die Harzfeinpartikel vorzugsweise eine höhere Härte. Speziell können die Harzfeinpartikel runde Feinpartikel sein, hergestellt aus einem Harz wie Acrylharz, Polystyrolharz, Polyethylenharz, Epoxyharz oder Siliconharz. Unter diesen sind vernetzte Harzfeinpartikel bevorzugt. Bei dieser Verwendung liegt der Partikeldurchmesser der Feinpartikel vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 900 nm, bevorzugter im Bereich 100 nm bis 700 nm, der teilweise den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes überlappt. Bei dieser Ausführungsform sind die Partikel an die Pfropfpolymeren durch ionische Kraft gebunden und regulär angeordnet, um nahezu eine Monoschicht zu bilden.

Wenn das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption für die Herstellung von Farbfiltern, steilen Filtern und nichtlinearen optischen Materialien, wie sie in optischen Instrumenten verwendet werden, eingesetzt wird, können die verwendeten funktionellen Feinpartikel Feinpartikel aus Halbleitermaterialien sein wie CdS oder CdSe oder Feinpartikel aus einem Metall wie Gold. Für den Fall, wo Siliciumdioxidglas oder Aluminiumoxidglas als Substrat verwendet wird, können die Feinpartikel nicht nur vorzugsweise in Farbfiltern usw. verwendet werden, sondern es kann auch erwartet werden, dass sie für nichtlineare optische Materialien verwendet werden wie Lichtschalter, Lichtspeicher und ähnliches, da ihre dreidimensionale nichtlineare Lichtempfindlichkeit bestätigt wurde. Speziell können die verwendeten Feinpartikel ein Edelmetall wie Gold, Platin, Silber oder Palladium oder eine Legierung davon sein. Vom Standpunkt der Stabilität sind Materialien vorzuziehen, die sich nicht schnell in Alkali lösen, wie Gold und Platin.

Wenn das Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption der Erfindung für die Herstellung von nichtlinearen optischen Materialien eingesetzt wird, ist das Metall(Compound)-Feinpartikel vorzugsweise ein Superfeinpartikel, das einen mittleren Partikeldurchmesser von 10 bis 1000 Angström hat und aus einem Element wie Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Osmium (Os), Eisen (Fe), Nickel (Ni) oder Ruthenium (Ru) oder einer Legierung, die wenigstens eines dieser Metalle enthält, besteht. Dieser mittlere Teilchendurchmesser kann der des Primär- oder Sekundärteilchens sein, und das Teilchen ist vorzugsweise ein Teilchen, das sichtbares Licht nicht streut. Unter diesen Partikeln sind Feinpartikel aus Edelmetall, ausgewählt unter Au, Pt, Pd, Rh und Ag oder Feinpartikel eines Metalles, ausgewählt unter Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Y, W, Sn, Ge, In und Ga bevorzugt, worin das Partikel einen Durchmesser von 10 nm oder weniger hat und unabhängig in einem Lösungsmittel wie Toluol dispergiert ist.

Wenn diese Superfeinpartikel verwendet werden, um ein nichtlineares optisches Material durch ein übliches Verfahren wie das Sol-Gel-Verfahren, Tauchen, Sputtern, Ioneninjektion oder Schmelzfällung herzustellen, aggregieren die Partikel sehr leicht und rufen dadurch Probleme hervor, wie die Schwierigkeit bei der Erhöhung der Konzentration der Teilchen in einem Komposit und die Verringerung der Produktivität. Insbesondere dann, wenn ein die Feinpartikel bei niedriger Konzentration enthaltender Komposit verwendet wird, tragen die Feinpartikel wenig zu den physikalischen Eigenschaften bei. Daher ist die Verwendung eines solchen Komposits eingeschränkt, und der Komposit ist nicht geeignet für Anwendungen in einem Bildspeicher oder einem integrierten optischen Schaltkreis, wo ein dreidimensionaler nichtlinearer optischer Effekt genutzt wird. Da die Feinpartikel auf ionische Weise an ionische Gruppen auf der Oberfläche eines Substrats gebunden sind und die ionischen Gruppen in einer so hohen Dichte vorhanden sind, dass sie leicht die Dichte der Feinpartikel erhöhen, wird erfindungsgemäß das optische Material nach der Erfindung insbesondere vorzugsweise in nichtlinearen optischen Materialien verwendet.

2. Feinpartikel für Organolumineszens-Elemente

Wenn das erfindungsgemäße Feinpartikel Adsorptionsmustermaterial für die Herstellung eines Organolumineszens-Elements verwendet wird, werden Feinpartikel die aus aggregierten organischen Pigmentmolekülen bestehen, die Licht nach Anregung mit heißen Trägern emittieren, als funktionelle Feinpartikel verwendet, um eine Schicht zu bilden, die die Feinpartikel in der Oberfläche eines Substrats enthält, das eine Elektrode hat, wodurch ein Organolumineszens-Element erzeugt werden kann. Zu den verwendeten organischen Pigmenten gehören, sind jedoch nicht darauf beschränkt, die folgenden organischen Pigmente, und diese können in geeigneter Weise unter Berücksichtigung des beabsichtigten Einsatzes usw. ausgewählt werden.

- Organisches Pigment -

Es wird Bezug genommen auf Oxazolpigmente, die blaues Licht emitieren, wie p-bis[2-(5-Phenyloxazol)]benzol (POPOP); Coumarinpigmente, die grünes Licht emittieren, wie Coumarin 2, Coumarin 6, Coumarin 7, Coumarin 24, Coumarin 30, Coumarin 102 und Coumarin 540; Rhodamin-(Rot)pigmente, die rotes Licht emittieren, wie Rhodamin 6G, Rhodamin B, Rhodamin 101, Rhodamin 110, Rhodamin 590 und Rhodamin 640; und Pigmente, die Licht in Nähe des Infrarotbereichs emittieren, wie Oxazin 1, Oxazin 4, Oxazin 9 und Oxazin 118. Solche Oxazinpigmente sind bevorzugt für optische funktionelle Elemente, die insbesondere für die optische Kommunikation geeignet sind.

Genannt werden können auch Cyaninpigmente wie Phthalocyanin und Cyani niodid. Wenn Cyanidpigmente ausgewählt werden, werden vom Standpunkt der Bildung eines dünneren Films vorzugsweise Cyaninpigmente gewählt, die leicht in einem Polymeren gelöst werden wie Acrylharz. Beispiele derartiger Pigmente sind POPOP, Coumarin 2, Coumarin 6, Coumarin 30, Rhodamin 6G, Rhodamin B und Rhodamin 101.

Zu anderen Beispielen gehören Feinpartikel aus organischen Molekülen, wie sie in organischen Elektrolumineszens(EL)-Filmen verwendet werden, zum Beispiel 8-Hydroxychinolin-Aluminium (AlQ3), 1,4-bis(2,2-Diphenylvinyl)-biphenyl, Polyparaphenylenvinylen(PPV)-Derivate, Distyrylarylen-Derivate, Styrylbiphenyl-Derivate, Phenanthrolin-Derivate und Feinpartikel aus Medien, die erhalten werden durch Zugabe eines Additivs zu diesen organischen Molekülen.

3. Andere Feinpartikel

Zu bevorzugten Beispielen der erfindungsgemäßen Feinpartikel gehören nicht nur die oben beschriebenen Feinpartikel, sondern auch Feinpartikel von Metalloxiden wie Eisenoxid, Titanoxid, Zinkoxid, Cobaltoxid, Chromoxid, Zinnoxid und Antimonoxid sowie Superfeinpartikel, hergestellt aus anorganischen Verbindungen wie Siliciumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Zinnoxid, oder Metallen wie Aluminium, Zinn und Zink.

Die erfindungsgemäßen Feinpartikel sind unter Bezug auf die speziellen Beispiele 1 bis 4 beschrieben worden, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt. Selbstverständlich können Muster aus adsorbierten Feinpartikeln, die eine funktionelle Oberfläche unter Verwendung der physikalischen Eigenschaften der funktionellen Feinpartikel haben, in verschiedenen Formen entsprechend der Zielsetzung gebildet werden.

- Physikalische Eigenschaften der Oberfläche der Feinpartikel -

Wenn die Feinpartikel eine Ladung aufweisen, wie im Falle von Feinpartikeln aus Siliciumdioxid, kann ein Muster des Pfropfpolymeren, das eine polare Gruppe hat, die eine Ladung aufweist entgegengesetzt zu der des Feinpartikels, in die Oberfläche des Trägers eingeführt werden.

Wenn die Feinpartikel keine Ladung haben, wie im Falle von Goldfeinpartikeln, kann ein Partikel-Oberflächenmodifikator mit einer Ladung zur Herstellung eines Feinpartikels mit einer Ladung verwendet werden, und anschließend kann das Feinpartikel mit der Ladung durch ein Muster des Pfropfpolymeren adsorbiert werden. Entsprechend der letzteren Methode kann das Feinpartikel aus einem breiteren Bereich von Materialien ausgewählt sein.

Vom Standpunkt der Dauerhaftigkeit wird vorgezogen, dass die Feinpartikel so viel wie möglich durch ionische Gruppen adsorbiert werden, die auf der Oberfläche des Trägers vorhanden sind. Die Konzentration der Feinpartikel in einer Dispersion liegt von der Funktionsausübung der funktionellen Oberfläche her vorzugsweise bei etwa 10 bis 20 Gewichts-% von der Wirksamkeit.

Das Verfahren, bei dem das Pfropfpolymere die Feinpartikel adsorbiert, um ein Muster der adsorbierten Feinpartikel zu bilden, kann sein (1) ein Verfahren zur bildweisen Auftragung einer Dispersion von Feinpartikeln, die eine Ladung auf ihrer Oberflächetragen, auf ein Substrat, auf dem das Pfropfpolymere erzeugt wurde, oder (2) ein Verfahren des Eintauchens eines Substrats mit einem Pfropfpolymeren, das bildweise darauf erzeugt wurde, in eine Dispersion der Feinpartikel. Sowohl im Auftragen als auch beim Tauchen wird die Dispersion mit dem Substrat in Kontakt gebracht, das ionische Gruppen auf seiner Oberfläche trägt, und zwar für vorzugsweise etwa 10 Sekunden bis 180 Minuten, bevorzugter etwa 1 Minute bis 10 Minuten, so dass ein Überschuß der geladenen Feinpartikel erreicht werden kann, um eine ausreichende ionische Bindung zwischen den geladenen Feinpartikeln und den ionischen Gruppen zu ergeben.

(Adsorption von Feinpartikeln auf dem Pfropfpolymeren)

In einer speziellen Ausführungsform der Adsorption der Feinpartikel wird ein ionisches Monomeres wie ein positiv geladenes Ammonium als polare Gruppe zur bildweisen Erzeugung eines Pfropfpolymeren, das eine Ammoniumgruppe hat, auf der Oberfläche eines Substrats verwendet, und nachfolgend wird dieses Substrat für eine vorbestimmte Zeit in eine Dispersion von Siliciumdioxid-Feinpartikeln getaucht, um die Partikel in Übereinstimmung mit den Mustern zu adsorbieren, wird dann mit Wasser gewaschen zur Entfernung eines Überschusses der Dispersion und leicht mit einem Baumwolltuch gerieben zur vollständigen Entfernung der Partikel, die in einem Bereich haften, der anders ist als der gewünschte Bereich, wodurch eine Musterschicht erzeugt wird, die die Siliciumdioxidfeinpartikel adsorbiert in einem Muster enthält.

Auf diese Weise wird das Pfropfpolymere bildweise auf das Substrat aufgebracht unter Adsorption der Feinpartikel, um ein Muster der adsorbierten Feinpartikel mit den gewünschten Funktionen zu erzeugen. Die Dicke des Musters von adsorbierten Feinpartikeln kann je nach Aufgabe ausgewählt werden. Im allgemeinen wird die Dicke vorzugsweise in einem Bereich von 0,001 &mgr;m bis 10 &mgr;m liegen, bevorzugter 0,005 &mgr;m bis 5 &mgr;m, am bevorzugtesten 0,01 &mgr;m bis 1 &mgr;m. Wenn der Film zu dünn ist, tendiert die Kratzbeständigkeit dahin, herabgesetzt zu werden, während wenn der Film zu dick ist, die Kontaktmerkmale zu einer Herabsetzung tendieren.

[Feinpartikel-Adsorptionsmustermaterial]

Das Feinpartikel-Adsorptionsmustermaterial nach der Erfindung wird hergestellt durch bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren, ein Pfropfpolymeres auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation zu erzeugen und die Adsorption der Feinpartikel durch das Pfropfpolymere zu gestatten. Dieses Mustermaterial kann durch das oben beschriebene Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption erhalten werden.

[Stufe (c3) der Adsorption von leitfähigem Material durch Pfropfpolymeres]

Bei dieser Stufe wird ein leitfähiges Material durch das oben erhaltene Pfropfpolymere adsorbiert, um ein leitfähiges Muster zu erzeugen.

Bei dieser Stufe kann das Verfahren, bei dem ein leitfähiges Material adsorbiert wird, (A) ein Verfahren sein, bei dem das bildweise erzeugte Pfropfpolymere leitfähige Feinpartikel adsorbiert, oder (B) ein Verfahren zur Erzeugung einer leitfähigen Polymerschicht auf dem bildweise erzeugten Propfpolymeren, wobei das Verfahren in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Verwendung ausgewählt werden kann.

Nachfolgend wird das Verfahren der Adsorption eines leitfähigen Materials detaillierter beschrieben.

(A) verfahren, bei dem ein bildweise erzeugtes Pfropfpolymeres leitfähige Feinpartikel adsorbiert

Das Verfahren (A), bei dem ein leitfähiges Material erfindungsgemäß adsorbiert wird, ist ein Verfahren, bei dem später beschriebene leitfähige Feinpartikel auf ionische Weise durch funktionelle Gruppen des Pfropfpolymeren adsorbiert werden, basierend auf der Polarität der funktionellen Gruppen des Pfropfpolymeren. Nach diesem Verfahren werden die auf diese Weise adsorbierten Moleküle fest zu einem nahezu monomolekularen Film fixiert, um auch in einer geringen Menge eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit zu erreichen. Das Verfahren kann bei Feinstromkreisen angewandt werden.

- Leitfähige Feinpartikel -

Für die bei diesem Verfahren angewandten leitfähigen Feinpartikel gibt es keine besondere Beschränkung, nur insofern, als das sie elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Es können Feinpartikel aus bekannten leitfähigen Materialien willkürlich ausgewählt werden. Speziell wird vorgezogen, wenigstens eine Art von Feinpartikeln zu verwenden, die aus leitfähigen Harzfeinpartikeln, leitfähigen oder halbleitfähigen Metallfeinpartikeln, Metalloxid-Feinpartikeln und Metallfeinpartikeln ausgewählt sind.

Als leitfähige Metallfeinpartikel oder Metalloxid-Feinpartikel können Pulver von leitfähigen Metallverbindungen mit einem spezifischen Widerstand von nicht höher als 1 × 103 &OHgr;·cm weitgehend verwendet werden. Speziell können Elemente verwendet werden, wie Silber (Ag), Gold (Au), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Zinn (Sn), Blei (Pb), Zink (Zn), Eisen (Fe), Platin (Pt), Iridium (Ir), Osmium (Os), Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Ruthenium (Ru) , Wolfram (W) und Molybdän (Mo) , Legierungen davon, Zinnoxid (SnO2) , Indiumoxid (In2O3), ITO (Indium-Zinnoxid) und Rutheniumoxid (RuO2).

Es können auch halbleitende Feinpartikel von Metalloxiden oder Metallverbindungen verwendet werden. Zu Beispielen davon gehören Feinpartikel von Oxidhalbleitern wie

In2O3, SnO2, ZnO, CdO, TiO2, CdIn2O4, Cd2SnO2, Zn2SnO4, In2O3-ZnO und Feinpartikel von Materialien, erhalten durch Dotierung derartiger Oxidhalbleiter mit geeigneten Verunreinigungen, Feinpartikel vom Typ der Spinellverbindungen wie MgInO und CaGaO, Feinpartikel von leitfähigen Nitriden wie TiN, ZrN und HfN sowie Feinpartikel von leitfähigen Boriden wie LaB.

Die oben beschriebenen leitfähigen Feinpartikel können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden.

- Beziehung zwischen der Polarität der hydrophilen Gruppe des Pfropfpolymeren und dem leitfähigen Feinpartikel -

Wenn das erfindungsgemäß erzeugte Pfropfpolymere eine ionische Gruppe hat, wie eine Carboxygruppe, Sulfonsäuregruppe oder Phosphonsäuregruppe, hat der Musterbereich selektiv eine negative Ladung, um positiv geladene (kationische) leitfähige Feinpartikel zu adsorbieren, um einen leitfähigen Bereich (Draht) zu bilden.

Zu Beispielen der leitfähigen kationischen Feinpartikel gehören Feinpartikel von positiv geladenen Metallen (Oxiden). Die Feinpartikel mit positiver Ladung bei hoher Dichte auf der Oberfläche können beispielsweise hergestellt werden durch ein Verfahren von Toru Yonezawa et al., das heißt, ein Verfahren beschrieben in T. Yonezawa, Chemistry Letters, (1999): S. 1061; T. Yonezawa, Langumuir, vol. 16. (2000): S. 5218; und T. Yonezawa, Polymer preprints Japan, vol. 49, (2000): S. 2911. Yonezawa et al. berichten, dass Metall-Schwefelbindungen verwendet werden können, um eine Oberfläche von Metallpartikeln zu erzeugen, die chemisch mit hoher Dichte mit positiv geladenen funktionellen Gruppen modifiziert sind.

Wenn das erzeugte Pfropfpolymere eine kationische Gruppe wie eine Ammoniumgruppe hat, wie in JP-A-10-296895 beschrieben, ist der Musterbereich selektiv positiv geladen, um die negativ geladenen leitfähigen Feinpartikel zu adsorbieren, um einen leitfähigen Bereich (Draht) zu bilden. Die negativ geladenen Metallpartikel können Gold- oder Silberpartikel sein, erhalten durch Reduktion mit Citronensäure.

Der Partikeldurchmesser der leitfähigen Feinpartikel, die erfindungsgemäß verwendet werden, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 1000 nm, bevorzugter 1 nm bis 100 nm. Wenn der Partikeldurchmesser kleiner als 0,1 nm ist, neigen die Feinpartikel zur gegenseitigen Kontaktierung, wobei die elektrische Leitfähigkeit verringert wird. Wenn der Partikeldurchmesser größer als 1000 nm ist, besteht die Tendenz zur Verschlechterung der Kontaktmerkmale der Teilchen zu der hydrophilen Oberfläche, wodurch sich die Festigkeit des leitfähigen Bereiches verschlechtert.

Für die Haltbarkeit wird bevorzugt, dass die Feinpartikel so viel wie möglich durch ionische Gruppen des Pfropfpolymeren adsorbiert werden. Vom Standpunkt der Sicherung der elektrischen Leitfähigkeit beträgt die Konzentration der Feinpartikel in einer Dispersion vorzugsweise 0,001 bis 20 Gewichts-%.

Das Verfahren der Adsorption der leitfähigen Feinpartikel durch hydrophile Gruppen kann ein Verfahren sein zum bildweisen Auftragen einer Lösung oder Dispersion der leitfähigen Feinpartikel, die eine Ladung auf ihrer Oberfläche tragen, auf ein Substrat mit einem darauf erzeugten Pfropfpolymeren, oder es kann ein Verfahren sein zum Tauchen eines Substrats, das ein bildweise darauf erzeugtes Pfropfpolymeres hat, in die Lösung und Dispersion. Sowohl beim Auftragen als auch beim Tauchen wird die Lösung oder Dispersion mit dem Substrat des Mustererzeugungsmaterial für vorzugsweise etwa 10 Sekunden bis 24 Stunden in Kontakt gebracht, bevorzugter für etwa 1 Minute bis 180 Minuten, so dass ein Überschuß der geladenen leitfähigen Feinpartikel erreicht wird, um eine ausreichende ionische Bindung zwischen den hydrophilen Gruppen und den leitfähigen Partikeln zu ergeben.

Es können eine Art oder mehrere Arten von leitfähigen Feinpartikeln entsprechend der Notwendigkeit eingesetzt werden. Um eine gewünschte elektrische Leitfähigkeit zu erhalten, können die Feinpartikel durch Vermischen einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden.

Verfahren (B) der Erzeugung einer leitfähigen Polymerschicht auf einem bildweise erzeugten Pfropfpolymeren

Das Verfahren (B), bei dem erfindungsgemäß ein leitfähiges Material adsorbiert wird, ist ein Verfahren, das die Adsorption eines leitfähigen Monomeren, wie ein später beschriebener leitfähiger Polymervorläufer, auf ionische Weise durch eine funktionelle Gruppe des Pfropfpolymeren umfasst, um die Polymerisationsreaktion hervorzurufen, wodurch eine Polymerschicht (leitfähige Polymerschicht) erzeugt wird. Die auf diese Weise erhaltene leitfähige Polymerschicht ist fest und ausgezeichnet hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit. Weiterhin kann die leitfähige Polymerschicht sehr dünn hergestellt werden durch Regulierungsbedingungen, wie die Monomerzuführungsgeschwindigkeit, wobei man auf diese Weise eine gleichmäßige sehr dünne leitfähige Polymerschicht erhält mit gleichmäßiger Dicke.

Das bei diesem Verfahren verwendbare leitfähige Polymere kann eine beliebige polymere Verbindung sein mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 10–6 S·cm–1 oder höher, vorzugsweise 10–1 S·cm–1 oder höher. Zu speziellen Beispielen des leitfähigen Polymeren gehören substituiertes oder unsubstituiertes leitfähiges Polyanilin, Polyparaphenylen, Polyparaphenylenvinylen, Polythiophen, Polyfuran, Polypyrrol, Polyselenofuran, Polyisothianaphthen, Polyphenylensulfid, Polyacetylen, Polypyridylvinylen und Polyazin. Diese Polymeren können allein oder in Kombination von mehreren davon entsprechend der Notwendigkeit eingesetzt werden. Ein Gemisch des leitfähigen Polymeren und eines anderen Polymeren, das keine elektrische Leitfähigkeit aufweist oder eines Copolymeren von leitfähigen Monomeren und anderen Monomeren ohne elektrische Leitfähigkeit kann eingesetzt werden, solange die gewünschte elektrische Leitfähigkeit erreicht werden kann.

Das Verfahren zur Erzeugung einer leitfähigen Polymerschicht unter Verwendung des oben beschriebenen leitfähigen Polymeren ist nicht besonders eingeschränkt, jedoch wird unter dem Gesichtspunkt der Bildung eines gleichmäßigen dünnen Films das folgende Verfahren des Einsatzes eines leitfähigen Monomeren bevorzugt verwendet.

Als erstes wird ein Substrat, das darauf erzeugte Pfropfpolymere aufweist, in eine Lösung getaucht, die einen Polymerisationskatalysator enthält wie Kaliumpersulfat oder Eisen(III)sulfat oder eine Verbindung, die die Fähigkeit zur Initiierung der Polymerisation hat, und ein Monomeres, das in der Lage ist ein leitfähiges Polymeres zu bilden, zum Beispiel 3,4-Ethylendioxythiophen tropfenweise unter Rühren dazugegeben. Bei dieser Verfahrensweise wird das Monomere, das zur Erzeugung eines leitfähigen Polymeren in der Lage ist, in starkem Maße durch die Wechselwirkung durch eine funktionelle Gruppe des Pfropfpolymeren absorbiert, wobei die Polymerisationsreaktion des Monomeren zur Erzeugung eines sehr dünnen Films auf dem leitfähigen Polymeren auf dem Pfropfpolymeren auf dem Substrat führt, und dieser Film als leitfähige Polymerschicht dient.

Unter Einsatz der Polymerisationsreaktion auf der Oberfläche des Substrats kann ein dünner Film des leitfähigen Polymeren direkt auf der Oberfläche eines Harzsubstrats wie PET gebildet werden. Allerdings wird in dem Falle der leitfähige Polymerfilm, der nicht mit dem Substrat wechselwirken kann, leicht ablösbar, wodurch das Ziel verfehlt wird, einen Film zu erzeugen, der so fest ist, dass keine praktischen Probleme hervorgerufen werden.

Da das leitfähige Monomere fest an der funktionellen Gruppe in dem Pfropfpolymeren durch elektrostatische oder polare Wechselwirkung erfindungsgemäß zwischen beiden haftet, zeigt ein Polymerfilm, der durch Polymerisation des Monomeren erzeugt wird, eine starke Wechselwirkung mit der hydrophilen Oberfläche, so dass sogar bei dünnem Film dieser eine ausreichende Festigkeit gegen Reiben oder Kratzen aufweist.

Durch Auswahl der Materialien, so dass die hydrophile funktionelle Gruppe durch das Pfropfpolymere über die Anion (das Pfropfpolymere)-Kation(die hydrophile funktionelle Gruppe)-Wechselwirkung absorbiert wird, und da die hydrophile funktionelle Gruppe als ein Gegenion in Bezug auf das leitfähige Polymere absorbiert wird und wegen der Funktionen als eine Art von Dotierungsmittel, kann die elektrische Leitfähigkeit des leitfähigen Mustermaterials weiter verbessert werden. Speziell dann, wenn Styrolsulfonsäure als hydrophile Gruppe ausgewählt wird und Thiophen als Material des leitfähigen Polymeren, wechselwirken die Verbindungen miteinander, so dass Polythiophen mit einer Sulfonsäuregruppe (Sulfogruppe) als Gegenanion an der Grenzfläche zwischen der hydrophilen Oberfläche und der leitfähigen Polymerschicht auftritt, um als Dotierung für das leitfähige Polymer zu wirken.

Die Dicke der erzeugten leitfähigen Polymerschicht auf den Pfropfpolymeren ist nicht besonders eingeschränkt. Allerdings liegt die Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,01 &mgr;m bis 10 &mgr;m, bevorzugter 0,1 bis 5 &mgr;m. wenn die Dicke der leitfähigen Schicht in diesem Bereich liegt, kann eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit und Transparenz erreicht werden. Eine Dicke von 0,01 &mgr;m oder weniger ist nicht bevorzugt, da die elektrische Leitfähigkeit unzureichend sein kann.

Das leitfähige Muster, das durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines leitfähigen Musters erhalten wird, ist ausgezeichnet hinsichtlich Festigkeit und Haltbarkeit und in der Lage, leicht einen leitfähigen Bereich in Nanogröße zu erzeugen, wodurch verschiedene Applikationen erwartet werden können, einschließlich der Bildung von Stromkreisen im Mikrobereich und Ultra-LSI.

Wenn weiterhin ein transparenter Film wie PET als Träger verwendet wird, kann der erhaltene Film als transparenter leitfähiger Film mit einem darauf gebildeten Muster verwendet werden. Der transparente leitfähige Film wird als transparente Elektrode für Displays, lichtgesteuerte Vorrichtungen, Solarbatterien, Berührungsfelder und andere transparente leitfähige Filme verwendet werden, und er ist besonders nützlich in einem Abschirmfilter für elektromagnetische Wellen, wie sie für CRT oder Plasmadisplays angebracht werden. Da ein solcher Abschirmfilter für elektromagnetische Wellen eine hohe elektrische Leitfähigkeit und Transparenz benötigt, wird das leitfähige Material vorzugsweise in einem Gittermuster angeordnet. Vorzugsweise beträgt die Dicke der das Gitter bildenden Drähte 20 bis 100 &mgr;m, und die Dicke des Gitters beträgt 50 bis 600 &mgr;m. Das Gitter kann nicht notwendigerweise durch reguläre und gerade Drähte geteilt werden, und es kann durch gekrümmte Drähte geteilt werden.

Für die Erfindung können solche willkürlichen leitfähigen Muster leicht erzeugt werden und in verschiedenen Formen zielbezogen angewandt werden.

[Leitfähiges Mustermaterial]

Das leitfähige Mustermaterial der Erfindung wird hergestellt durch bildweise Erzeugung eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation auf der Oberfläche eines Substrats zu initiieren, ein Pfropfpolymeres auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation zu erzeugen und durch Absorption eines leitfähigen Materials durch das Pfropfpolymere. Dieses leitfähige Mustermaterial kann durch das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung des leitfähigen Musters erhalten werden.

Beispiele

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezug auf die Beispiele beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt.

Beispiel 1 [Fixierung des Initiators auf einem Siliconsubstrat]

Ein Silan-Kupplungsmittel, (5-Trichlorsilylpentyl)-2-brom-2-methylpropionat, wurde nach einem Verfahren synthetisiert, das in C.J.Hawker et al. Macromolecules 32 (1999): 1424 beschrieben ist.

Eine als Substrat verwendete Siliconplatte wurde über Nacht in eine Piranha-Flüssigkeit (H2SO2:H2O2 = 3:1) getaucht, ausreichend mit deionisiertem Wasser gewaschen und in Wasser gelagert. Nachdem die Silicium-Halbleiterscheibe aus dem Wasser herausgenommen war, wurde sie in einem Argonstrom getrocknet bis zur vollständigen Entfernung des Wassers auf der Oberfläche. Dann wurde die Silicium-Halbleiterscheibe über Nacht in eine 1% Lösung des Silankupplungsmittels in wasserfreiem Toluol getaucht. Danach wurde die Siliziumplatte herausgenommen und mit Toluol und Methanol gewaschen, um ein Siliciumsubstrat zu ergeben, bei dem das terminale Silankupplungsmittel als ein Initiator fixiert ist auf dessen Oberfläche.

(Bildung des hydrophilen/hydrophoben Musters)

Das mit dem Silankupplungsmittel modifizierte Siliciumsubstrat, auf dem der Initiator (terminales Silankupplungsmittel), synthetisiert nach dem oben beschriebenen Verfahren fixiert worden war, wurde ein auf einer Quarzplatte gebildetes Maskenmuster geklebt, wobei das Maskenmuster eine Quarzmaske ist, die eine Belichtung in einem Gittermuster mit einer Gitterdicke von 25 &mgr;m und einem Gitterabstand von 100 &mgr;m ermöglicht, hergestellt von SK Elektronics Co., Ltd. Anschließend wurde das Substrat für 20 Minuten mit einer UV-Lampe bestrahlt (W Bestrahlungsvorrichtung UVL-4001-N, eine Hochdruck-Quecksilberlampe, hergestellt von Ushio Inc.). Als Ergebnis war der Initiator in dem durch Licht exponierten Bereich inaktiviert.

(Synthese des Pfropfpolymeren)

Als deionisiertes Wasser wurde Wasser verwendet, das mit einem Milli-Q Labo (Millipore Corporation) gereinigt worden war (18 M&OHgr;). 55,2 g des deionisierten Wassers wurde in einen getrennten 1 Literkolben eingebracht, und anschließend wurden 16 g (0,40 Mol) Natriumhydroxid darin gelöst. Dann wurde diese Lösung auf einen pH 7 durch Zugabe von 28,8 g (0,40 Mol) Acrylsäure eingestellt, wobei diese tropfenweise unter Kühlung auf Eis zugegeben wurde. 0,891 g (9,0 mmol) Kupfer(I)chlorid und 3,12 g (20,0 mmol) 2,2'-Bipyridyl wurden zu der Lösung unter einem Argonstrom zugegeben und gerührt, um eine gleichmäßige Lösung zu bilden.

Die Silicium-Halbleiterscheibe, die nach dem oben beschriebenen Verfahren mit Licht belichtet wurde, wurde in die Lösung getaucht und über Nacht unter Rühren darin gelassen. Nachdem die Reaktion beendet war, wurde die Silicium-Halbleiterscheibe mit Wasser gewaschen. Auf diese Weise erhielt man ein Substrat K, auf dem ein Pfropfpolymeres fixiert wurde. Die Höhe des erhaltenen Musters wurde mit AFM (NANOPIX 1000, Seiko Instruments Inc.) bestätigt. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass das erzeugte Muster eine gleichmäßige Dicke aufwies.

1 ist eine Kurve, die die Dicke eines Abschnitts zeigt in Richtung der Höhe des Siliciumsubstrats, gemessen mit AFM. Wie aus der Kurve ersichtlich, wurde ein hydrophiles Pfropfmuster mit einer Dicke von etwa 60 nm erzeugt.

Beispiel 2 (Fixierung des Initiators auf dem Siliconsubstrat)

Es wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein Siliciumsubstrat mit einem Initiator darauf hergestellt.

(Bildung des hydrophilen/hydrophoben Musters)

Das Siliciumsubstrat wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 belichtet, mit Ausnahme dessen, dass eine Quarzmaske (Quarzmaske FUJI Nr. 1, hergestellt von SK Elektronics Co, Ltd., mit einem Gittermuster mit einer Gitterdicke von 10 &mgr;m und einem Gitterabstand von 200 &mgr;m) anstelle der im Beispiel 1 verwendeten Quarzmaske eingesetzt wurde.

(Synthese des Pfropfpolymeren)

Das belichtete Siliciumsubstrat wurde in einen getrennten 1 Literkolben eingebracht. Eine Lösung, enthaltend 100 g Methylmethacrylat, 100 g Toluol, 0,891 g Kupfer(I)chlorid und 3,12 g 2,2'-Bipyridin, wurde dem Kolben zugeführt. Die Lösung in dem Kolben wurde erhitzt und bei 90° C für 8 Stunden in einem Argonstrom unter Rühren gehalten. Anschließend wurde das Siliciumsubstrat aus dem Kolben herausgenommen und mit Aceton und Dimethylformamid gewaschen, um ein Substrat S zu erhalten, auf dem ein Pfropfpolymermuster gebildet worden war.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Polyesterharz (VIRON 200, hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) wurde in einem Lösungsmittelgemisch von Toluol und Tetrahydrofuran (Toluol : Tetrahydrofuran = 1 : 4) gelöst, so dass die Konzentration des Polymerharzes 15 Gew-% erreichte. Die Lösung wurde auf ein Glassubstrat durch eine Schleuder (spinner) bei 1000 U/min aufgebracht. Die Schicht auf dem Glassubstrat wurde bei 115° C für 1 Minute getrocknet, so dass eine Polyesterharzschicht mit einer Dicke von 2 &mgr;m gebildet wurde. Anschließend wurde eine Lösung, erhalten durch Lösen von 1 g Benzophenon in 10 g Acrylsäure, dünn auf die Polyesterharzschicht aufgetragen. Das gleiche auf einer Quarzplatte gebildete Maskenmuster, wie es im Beispiel 1 verwendet wurde, wobei das Maskenmuster eine Quarzmaske war, die eine Belichtung in einem Gittermuster mit einer Gitterbreite von 25 &mgr;m und einem Gitterabstand von 100 &mgr;m ermöglicht, hergestellt von SK Elektronics Co., Ltd., wurde in die Benzophenonlösung eingebracht. Dieser Vorläufer der Mustererzeugungsplatte wurde einer Bestrahlung mit einem UV-Bestrahlungsgerät (UV-Strahlungsvorrichtung UVL 4001-N, Hochdruck-Quecksilberlampe, hergestellt von Ushio Inc.) für 5 Minuten ausgesetzt. Nach der Bestrahlung wurde der Maskenfilm entfernt und die exponierte Platte wurde mit Wasser mit einer Temperatur von 50° C bis 70° C für 3 Stunden gewaschen, um ein Substrat R herzustellen, auf dem ein Acrylsäure-Pfropfpolymermuster erzeugt worden war.

Wie im Beispiel 1 wurde das erhaltene Muster des Acrylsäure-Pfropfpolymeren mit AFM untersucht, und es wurde gefunden, dass die Höhe der Muster zwischen 30 nm und 100 nm variierte.

Beispiel 3 (Erzeugung des sichtbaren Bildes)

Das in Beispiel 1 hergestellte Substrat K wurde für 10 Minuten in 0,1 Gewichts-% wässrige Lösung von Methylenblau (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) getaucht und mit destilliertem Wasser gewaschen. Als Ergebnis haftete Methylenblau selektiv auf dem Bereich, der nicht gegenüber Licht exponiert wurde, um ein kräftiges blaues Musterbild zu ergeben. Die Beobachtung mit dem bloßen Auge bestätigte, dass das Musterbild gleichmäßig hinsichtlich Dichte und Farbton war. Für die Messung der Unebenheiten der Dichte mit einem Macbeth-Densitometer wurde eine Dichte im Bereich von 0,5 und 0,7 bestätigt. Bei dieser Messung wurden Bildflächen von 4 Quadraten von jeweils 5 cm Seitenlänge gemessen.

Beispiel 4

Das im Beispiel 2 hergestellte Substrat S wurde in destilliertes Wasser für 1 Minute getaucht, wodurch Wasser auf Teilen des Substrates S adsorbiert wurde mit Ausnahme der Pfropfpolymer-Musterabschnitte. Anschließend wurde eine hydrophobe Druckfarbe (GEOS-G Druckfarbe, hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) auf das Substrat S mit einem Gummiroller aufgetragen. Als Ergebnis haftete die Farbe nur auf den Pfropfpolymer-Musterabschnitten, die hydrophob waren, wobei sich ein scharfes schwarzes Muster ergab.

Beispiel 5

Ein kationisches Pfropfpolymer-Mustersubstrat W wurde in gleicher Weise hergestellt wie bei der Herstellung des Substrats K in Beispiel 1, mit Ausnahme dessen, dass ein Gemisch von 50 g Wasser und 30 g 2-(Methacryloyloxy)ethyldimethylethyl-Ammonium anstelle der Acrylsäurelösung verwendet wurde. Anschließend wurde das Substrat W mit Alizarinrot S (hergestellt von Dojindo Laboraties) gefärbt, wobei dies ein anionischer Farbstoff ist. Als Ergebnis wurde ein scharfes rotes Bild erhalten.

Vergleichsbeispiel 2

Das im Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Substrat R wurde mit Methylenblau gefärbt, um ein sichtbares Bild in gleicher Weise wie in Beispiel 1 zu erzeugen. Bei Betrachtung des erhaltenen Bildes (Musters) mit bloßem Auge wurde allerdings gefunden, dass das Muster uneben war. Als die Unebenheit der Dichte mit dem Macbeth-Densitometer gemessen wurde, variierte die Dichte zwischen 0,3 und 1,0. Bei dieser Messung wurden Bildflächen von 4 Quadraten mit jeweils einer Seitenlänge von 5 cm gemessen.

Beispiel 6 (Anwendung auf eine Flachdruckplatte) (Fixierung eines Initiators auf einem PET-Substrat)

Eine biaxial orientierte Polyethylenphtherephthalat(PET)-Folie mit einer Dicke von 188 &mgr;m (A4100, hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) wurde einer Sauerstoffglühbehandlung mit einer Flachplatten-Magnetron-Sputtervorrichtung (CFS-10-EP70, Shibaura Eletec Corporation) für die Glühbehandlung unterworfen. Anfangsvakuum: 9 × 106 Torr Sauerstoffdruck: 6,8 × 103 Torr RF-Glühen: 1,5 kw Behandlungszeit: 60 Sek.

Das glühbehandelte PET-Substrat wurde über Nacht in gleicher Weise wie im Beispiel 1 in eine 1% Lösung des Silankupplungsmittels (5-Trichlorsilylpentyl)-2-brom-2-methylpropionat in wasserfreiem Toluol getaucht. Danach wurde das PET-Substrat herausgenommen und mit Toluol und Methanol gewaschen.

(Bildung eines hydrophilen/hydrophoben Musters)

Das PET-Substrat mit dem auf seiner Oberfläche fixierten Initiator wurde mit bildweiser Energie behandelt und anschließend einer Pfropfpolymerisation in gleicher Weise wie im Beispiel 1 unterworfen, um ein bildweises hydrophiles/hydrophobes Muster zu erzeugen.

Anschließend wurde das Substrat mit dem darauf erzeugten hydrophilen/hydrophoben Muster als Druckplatte in eine Lithron-Druckmaschine eingesetzt, die mit Benetzungswasser 2F201 (2,5 %) und IF202 (0,75 %) (Fuji Photo Film Co., Ltd.) und GEOS-G Druckfarbe (Dainippon Ink and Chemicals Inc.) ausgestattet war, um einen Druck in üblicher Weise durchzuführen.

Durch Beobachtung, ob ein Bildbereich des erhaltenen Druckes gut oder nicht gut erzeugt wurde und ob ein Nichtbildbereich färbte oder nicht, konnte dem Druck eine gute Qualität ohne fehlende Abschnitte im Bildbereich oder Färbung im Nichtbildbereich zugestanden werden.

Danach wurden 10000 Blatt nacheinander gedruckt, und nach Abschluß des Drucks von 10000 Blatt konnte man gute Drucke ohne dünne Flecken im Bildbereich oder Färbung im Nichtbildbereich erhalten. Damit wurde bestätigt, dass durch Verwendung des hydrophilen/hydrophoben Musters, erhalten durch das Bilderzeugungsverfahren nach der Erfindung, als Flachdruckplatte die erhaltenen Drucke ausgezeichnet waren sowohl hinsichtlich der Bildqualitäten als auch der Druckbeständigkeit.

Beispiel 7 (Adsorption von TiO2-Feinpartikeln auf Acrylsäure-Pfropfpolymermustern)

Das in Beispiel 1 hergestellt Substrat K wurde für 1 Stunde in eine wässrige Dispersion von positiv geladenen TiO2-Feinpartikeln (1,5 Gewichts-%, C.I. Kasei Co., Ltd.) getaucht, anschließend entfernt, ausreichend mit Wasser gewaschen und 30 mal mit einem Tuch (BEMCOT, hergestellt von Asai Chemical Industry Co., Ltd.) von Hand in Wasser gerieben. Danach wurde die Probe getrocknet, um das Feinpartikel-Adsorptionsmustermaterial von Beispiel 7 zu bilden.

<Evaluierung>

Als das erhaltene Feinpartikel-Adsorptionsmustermaterial mit 50000facher Vergrößerung unter einem Rasterelektronenmikroskop (JEOL 5800) betrachtet wurde, zeigte sich, dass das Mustermaterial ein Muster mit einer Laminierung von TiO2-Feinpartikeln zeigte. Diese Feinpartikel hafteten kaum in einem Bereich, wo das Pfropfpolymere nicht vorhanden war, wodurch sich ein Muster mit ausgezeichneter Trennschärfe ergab. Bei Messung der Unebenheiten der Dichte mit einem Macbeth-Densitometer variierte die Dichte zwischen 0,1 und 0,4. Bei dieser Messung wurden Bildflächen von 4 Quadraten mit jeweils 5 cm Seitenlänge gemessen.

Danach wurde diese Probe wiederum durch 50maliges Reiben mit dem Tuch in Wasser gewaschen und unter einem Elektronenmikroskop betrachtet. Es wurde gefunden, dass die Probe das gleiche kräftige Muster wie zu Anfang zeigte und das Muster sehr stark war ohne Veränderung von dessen Form durch das Reiben.

Das Zeta-Potential der TiO2-Feinpartikel wurde bestimmt mit dem Zetasizer 2000 (Malvern Instrumens) und bei +42 mV gefunden. Damit wurde bestätigt, dass die TiO2-Feinpartikel eine positive Ladung hatten.

Beispiel 8

Ein Feinpartikel-Adsorptionsmustermaterial für Beispiel 8 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 7 erhalten, mit Ausnahme dessen, dass die Feinpartikel, die durch das Acrylsäure-Pfropfpolymermuster im Beispiel 7 adsorbiert waren, geändert wurden in Al2O3-Feinpartikel (C.I. Kasei Co., Ltd.).

Das erhaltene Mustermaterial aus Feinpartikeladsorption zeigte ein kräftiges Muster bei Betrachtung unter einem Rasterelektronenmikroskop in gleicher Weise wie in Beispiel 7. Die Schärfe des Musters wurde auch dann nicht verändert, wenn das Muster wiederholt in gleicher Weise wie in Beispiel 7 gerieben wurde.

Das Zeta-Potential der Al2O3-Feinpartikel wurde mit +77 mV gefunden. Damit wurde bestätigt, dass die Al2O3-Feinpartikel eine positive Ladung hatten.

Wie in den Beispielen 7 und 8 gezeigt, kann entnommen werden, dass ein starkes und gleichmäßiges Muster von adsorbierten Feinpartikeln, das auch durch mechanische Operation wie Reiben nicht entfernt wird, nur auf einem gewünschten Bereich auf einem Substrat durch leichte Verfahrensmaßnahmen gebildet werden kann.

Beispiel 9

Das Substrat S, hergestellt im Beispiel 2, wurde für eine Minute in destilliertes Wasser getaucht. Als Ergebnis wurde Wasser auf Teilen des Substrats adsorbiert, die nicht Abschnitte des Pfropfpolymermusters waren. Anschließend wurden Siliciumdioxid-Feinpartikel (mit einem Teilchendurchmesser von 3 &mgr;m, hergestellt von Tosoh Silica Corporation), deren Oberflächen einer Behandlung zur Verleihung von Hydrophobizität unterworfen worden waren, auf das Substrat S mit einem Gummiroller aufgebracht. Als Ergebnis erhielt man ein Muster von Siliciumdioxid-Feinpartikeln, wobei die Siliciumdioxidpartikel in dem Muster nur auf den Abschnitten mit dem hydrophoben Pfropfpolymermuster hafteten.

Vergleichsbeispiel 3

Das im Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Substrat R ließ man in gleicher Weise wie im Beispiel 7 TiO2-Partikel adsorbieren. Das erhaltene Mustermaterial aus Feinpartikeladsorption wurde mit einem Elektronenmikroskop untersucht, und es wurde gefunden, dass auf dem Substrat R TiO2-Adsorptionsmuster gebildet worden waren. Es wurde auch bestätigt, dass die TiO2-Partikel kaum auf Abschnitten anders als die Pfropfpolymerbereiche hafteten, und das Muster eine ausgezeichnete Trennschärfe hatte. Wenn allerdings eine Fläche von 5 Quadratzentimetern mit bloßem Auge betrachtet wurde, wurde gefunden, dass das Muster uneben war. Bei Messung der Unebenheit der Dichte mit einem Macbeth-Densitometer variierte die Dichte zwischen 0,1 und 0,4. Bei dieser Messung wurden Bildflächen von 4 Quadraten von jeweils 5 cm Seitenlänge gemessen.

Beispiel 10 (Herstellung der leitfähigen Partikeldispersion)

3 g Bis(1,1-Trimethylammoniumdecanoylaminoethyl)disulfid wurden zu 50 ml einer 5 mM Lösung von Silberperchlorat in Ethanol gegeben, und anschließend wurden 30 ml 0,4 M Natriumboronhydrid tropfenweise zu der Lösung unter starkem Rühren zur Verringerung der Ionen gegeben, wodurch eine Dispersion von Silberpartikeln beschichtet mit quarternärem Ammonium erhalten wurde. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der Silberpartikel wurde am Elektronenmikroskop mit 5 nm gemessen.

(Adsorption der leitfähigen Partikel)

Anschließend wurde das in Beispiel 1 hergestellte Substrat K in die oben erhaltene positiv geladene Ag-Partikeldispersion getaucht, und danach wurde die Oberfläche des Substrats in ausreichendem Maße unter laufendem Wasser gewaschen, um einen Überschuß der Dispersion von Feinpartikeln zu entfernen und um ein leitfähiges Mustermaterial von Beispiel 10 zu erzeugen.

<Evaluierung> 1. Evaluierung der Mustergleichmäßigkeit

Die Oberfläche des leitfähigen Mustermaterials 1 mit den daran adsorbierten leitfähigen Feinpartikeln wurde mit AFM (Nanopix 1000, Seiko Instruments Inc.)betrachtet. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass das Muster eine gleichmäßige Dicke hatte, resultierend aus den adsorbierten Ag-Feinpartikeln, die nur auf dem hydrophilen Acrylsäure-Pfropfpolymeren gebildet worden waren.

2. Evaluierung der Leitfähigkeitsstabilität

Die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche der Ag-Feinpartikel im Musterbereich, bestimmt mit einer Vier-Proben-Methode unter Verwendung eines LORESTA-FP (Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), betrug 10 &OHgr;/☐. Aus diesem Ergebnis kann geschlossen werden, dass ein leitfähiges Muster erzeugt wurde, das ausgezeichnet hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit war.

3. Evaluierung der Abriebbeständigkeit

Die Oberfläche des leitfähigen Mustermaterials 1 mit den darauf adsorbierten leitfähigen Feinpartikeln wurde 30 mal mit einem mit Wasser befeuchteten Tuch (BEMCOT, hergestellt von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) mit der Hand gerieben. Nach dem Reiben wurde die Oberfläche mit 100000facher Vergrößerung mittels AFM (Nanopix 1000 Seiko Instruments Inc.). Als Ergebnis wurde ein dichtes Muster, erhalten aus den adsorbierten Ag-Feinpartikeln, das ähnlich dem Muster vor dem Reiben war, nur in dem mit Licht belichteten Bereich beobachtet. Damit wurde bestätigt, dass die Form des genauen Musters auf der Oberfläche durch Reiben nicht verschlechtert wurde.

Beispiel 11

Das in Beispiel 1 hergestellte Substrat K wurde in eine Lösung getaucht, die erhalten wurde durch Lösen von 1,23 g Natriumanthrachinon-2-sulfonat·1 H2O, 7,20 g Natrium-5-sulfosalicylat-Hydrat und 4,38 g Eisen(III)chlorid·6 H2O in 125 ml Wasser und darin unter Rühren gehalten, während eine Lösung zugegeben wurde, die durch Vermischen von 0,75 ml Pyrrol und 125 ml Wasser erhalten wurde. Nach 1 Stunde wurde das Substrat K herausgenommen, mit Wasser gewaschen und mit Aceton gewaschen, um ein leitfähiges Mustermaterial 2 von Beispiel 11 mit einer auf der Oberfläche des Substrats K erzeugten Polypyrrolschicht zu erhalten.

<Evaluierung>

Das erhaltene leitfähige Mustermaterial wurde in Bezug auf die Mustergleichmäßigkeit, die Leitfähigkeitsstabilität und die Abriebfestigkeit durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 10 evaluiert.

Für die Evaluierung der Mustergleichmäßigkeit wurde die Oberfläche des leitfähigen Mustermaterial 2 mit einem darauf adsorbierten leitfähigen Polymeren mittels AFM (Nanopix 1000, Seiko Instruments Inc.) untersucht. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass ein Muster mit gleichmäßiger Dicke gebildet worden war, wobei das Muster durch die Polypyrrolschicht gebildet wurde und zwar nur in dem Bereich, wo das hydrophile Acrylsäure-Pfropfpolymere erzeugt worden war.

Bei der Evaluierung der Leitfähigkeitsstabilität betrug die elektrische Leitfähigkeit der Oberfläche der leitfähigen Polymerschicht 950 &OHgr;/☐ , wodurch die Erzeugung eines leitfähigen Musters mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit angezeigt wurde.

Bei der Bewertung der Abriebfestigkeit wurde ein Harzfilm, nur in dem Bereich, der durch Licht belichtet wurde, auch nach dem Reiben beobachtet. Es wurde kein Abtragen des Harzfilms erkannt. Damit wurde bestätigt, dass die Polymerschicht sich durch Reiben nicht verschlechterte.

Beispiel 12

Es wurde ein Polyacrylsäure-Mustersubstrat B in gleicher Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass eine Quarzmaske (Fuji Nr. 1, hergestellt von SK Electronics Co., Ltd., mit einem Gittermuster mit einer Gitterbreite von 10 &mgr;m und einem Gitterintervall von 200 &mgr;m) verwendet wurde anstelle der im Beispiel 1 verwendeten Quarzmaske, die hergestellt wurde von SK Electronics Co., Ltd. und ein Gittermuster mit einer Gitterbreite von 25 &mgr;m und einem Gitterintervall von 100 &mgr;m hatte. Ein leitfähiges Mustermaterial 3 wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 11 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass das Polyacrylsäure-Mustersubstrat B anstelle des Substrats K verwendet wurde. Der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche des leitfähigen Mustermaterials 3 wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 10 gemessen und es wurde gefunden, dass der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche 1500 &OHgr;/☐betrug. Andere Abschnitte des leitfähigen Mustermaterials 3 wurden ebenfalls gemessen, und die Werte des spezifischen elektrischen Widerstands der Oberfläche lagen entsprechend bei 1600 &OHgr;/☐, 1700 &OHgr;/☐ und 1400 &OHgr;/☐. Daher hatte das leitfähige Mustermaterial 3 eine gute Gleichmäßigkeit hinsichtlich des spezifischen elektrischen Widerstandes der Oberfläche.

Beispiel 13

Das in Beispiel 2 hergestellt Substrat S wurde für 1 Minute in destilliertes Wasser getaucht. Als Ergebnis wurde Wasser durch Abschnitte des Substrats adsorbiert, die anders waren als die Abschnitte mit dem Pfropfpolymermuster. Danach wurde eine hydrophobe Druckfarbe (Nanopaste NPS-J, hergestellt von Harima Chemicals, Inc.), die Silberfeinpartikel darin dispergiert enthielt, auf das Substrat S mit einem Gummiroller aufgebracht. Als Ergebnis haftete die Silberfarbe nur an den Abschnitten des hydrophoben Pfropfpolymermusters, und man erhielt ein scharfes Silbermuster. Das Substrat mit dem Silbermuster daran wurde erhitzt und bei 230° C für 30 Minuten gehalten. Der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche des Substrats wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 10 gemessen, und es wurde gefunden, dass der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche 0,3 &OHgr;/☐ betrug, das heißt, der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche war ausgezeichnet. Bei Messung des spezifischen elektrischen Widerstandes der Oberfläche in verschiedenen Bereichen von 10 cm-Flächen lagen alle Werte des spezifischen elektrischen Widerstandes der Oberfläche innerhalb des Bereiches von 0,2 &OHgr;/☐ bis 0,4 &OHgr;/☐.

Vergleichsbeispiel 4

Es wurde ein leitfähiges Mustermaterial 4 in gleicher Weise wie im Beispiel 11 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass das Substrat R, das im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt worden war, anstelle des Substrats K verwendet wurde. Bei Evaluierung der Gleichmäßigkeit des erhaltenen Polypyrrolmusters in gleicher Weise wie im Beispiel 11 wurde gefunden, dass das Muster uneben war.

Vergleichsbeispiel 5

Es wurde ein leitfähiges Mustermaterial 5 in gleicher Weise wie in Beispiel 12 hergestellt, mit Ausnahme dessen, dass das Substrat R, das im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt worden war, anstelle des Substrats K verwendet wurde. Der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche des leitfähigen Materials 5 wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 12 gemessen, und es wurde gefunden, dass die Werte des spezifischen elektrischen Widerstandes der Oberfläche in den entsprechenden Abschnitten des leitfähigen Mustermaterials 5 entsprechend bei 500 &OHgr;/☐, 1600 &OHgr;/☐, 3000 &OHgr;/☐ und 1400 &OHgr;/☐ lagen. Daher wurde bestätigt, das der spezifische elektrische Widerstand der Oberfläche des leitfähigen Mustermaterials 5 stark variierte.

Wie oben beschrieben wurde bestätigt, dass das leitfähige Mustermaterial, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt wurde, eine ausgezeichnete Leitfähigkeitsstabilität, gleichmäßige Dicke des Musterfilms und Abriebbeständigkeit erreichte, ungeachtet dessen, ob die leitfähigen Feinpartikel oder ein leitfähiges Polymeres als leitfähiges Material verwendet wurde.

Das erfindungsgemäße Mustererzeugungsverfahren kann nach Anwendung von Energie leicht zu einem Muster mit gleichmäßiger Qualität, Schärfe und Funktion entsprechend der dem Muster anhaftenden Substanz geführt werden.

Das Bildgebungsverfahren der Erfindung kann ein Bild bereitstellen, das ausgezeichnet ist in Hinblick auf Dauerhaftigkeit und Schärfe durch Anwendung von Energie ungeachtet der Fläche des bildgebenden Materials, und dadurch ist zu erwarten, dass es für verschiedene Anwendungen geeignet ist, wie als Displaymaterial für hochdichte Bilder oder als Flachdruckplatte unter Verwendung von hoher Hydrophilizität.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption kann ein Mustererzeugungsverfahren durch Feinpartikeladsorption bereitgestellt werden, das in der Lage ist, nur in einem gewünschten Bereich eines Substrats leicht ein starkes und gleichmäßiges Muster von adsorbierten Feinpartikeln zu erzeugen, die durch mechanische Operation wie Reiben nicht leicht entfernt werden können, und das zur Erzeugung eines großen Bildes in der Lage ist. Es wird auch ein Feinpartikel-Adsorptionsmustermaterial bereitgestellt, das unter Verwendung des Verfahrens hergestellt wird.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines leitfähigen Musters kann ein Verfahren zur Erzeugung eines leitfähigen Musters bereitgestellt werden, das in der Lage ist, leicht feine Drähte (Stromkreise) zu erzeugen, die ausgezeichnet sind in Hinblick auf Beständigkeit und Leitfähigkeitsstabilität, frei von Brüchen und die eine gleichmäßige Dicke haben. Es wird auch ein leitfähiges Mustermaterial bereitgestellt, das mittels dieses Verfahrens hergestellt wird.


Anspruch[de]
Mustererzeugungsverfahren, umfassend das bildweise Erzeugen, auf einer Oberfläche eines Substrats, eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation zu initiieren, Erzeugen eines Pfropfpolymers auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation, um ein hydrophiles/hydrophobes Muster zu bilden, das Bereiche mit erzeugtem Pfropfpolymer und Bereiche ohne erzeugtes Pfropfpolymer umfasst, und Auftragen einer Substanz auf den hydrophilen oder hydrophoben Bereich des hydrophilen/hydrophoben Musters. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 1, worin die Substanz ein Färbemittel ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 1, worin die Substanz aus Feinpartikeln besteht. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 1, worin die Substanz ein leitendes Material ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Bereich mit der Fähigkeit, Polymerisation zu initiieren, durch Fixieren eines Polymerisationsinitiators hierauf erzeugt wird, und das Pfropfpolymer ein Monomer enthält, das Hydrophilizität/Hydrophobizität aufweist, die der Hydrophilizität/Hydrophobizität des Polymerisationsinitiators entgegengesetzt ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Pfropfpolymer eine polare Gruppe aufweist. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 2, worin das Färbemittel ein Farbstoff ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 7, worin der Farbstoff eine Ladung aufweist, die einer Ladung des Pfropfpolymers entgegengesetzt ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 3, worin die Feinpartikel jeweils eine Ladung aufweisen, die einer Ladung des Pfropfpolymers entgegengesetzt ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 4, worin das leitende Material aus leitenden Feinpartikeln besteht, die eine Ladung aufweisen, die einer Ladung des Pfropfpolymers entgegengesetzt ist. Mustererzeugungsverfahren gemäss Anspruch 4, worin das leitende Material ein leitendes Polymer ist, das ein leitendes Monomer umfasst, das von einer funktionellen Gruppe des Pfropfpolymers durch ionische Kraft adsorbiert werden kann. Substanzanhaftungs-Mustermaterial, hergestellt durch bildweises Erzeugen, auf einer Oberfläche eines Substrats, eines Bereichs mit der Fähigkeit, Polymerisation zu initiieren, durch Erzeugen eines Pfropfpolymers auf dem Bereich durch Atomtransfer-Radikalpolymerisation und durch Anhaften einer Substanz an das Pfropfpolymer. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss Anspruch 12, worin die Substanz ein Färbemittel ist. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss Anspruch 12, worin die Substanz aus Feinpartikeln besteht. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss Anspruch 12, worin die Substanz ein leitendes Material ist. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss irgendeinem der Ansprüche 12 bis 15, worin das Pfropfpolymer eine polare Gruppe aufweist. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss Anspruch 14, worin die Feinpartikel eine Ladung aufweisen, die einer Ladung des Pfropfpolymers entgegengesetzt ist. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss Anspruch 15, worin das leitende Material aus leitenden Feinpartikeln besteht, die jeweils eine Ladung aufweisen, die einer Ladung des Pfropfpolymers entgegengesetzt ist. Substanzanhaftungs-Mustermaterial gemäss Anspruch 15, worin das leitende Material ein leitendes Polymer ist, das ein leitendes Monomer umfasst, das von einer funktionellen Gruppe des Pfropfpolymers durch ionische Kraft adsorbiert werden kann.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
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