JP2012028297A - 透明導電膜の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝導性高分子溶液（２５）にイオンを添加し、このイオンと反対極性の電位を印加したワイヤー（３０）を採用することにより、伝導性高分子溶液（２５）を透明基板（１０）に均一にコートし且つ正確なパターニングを実現することが可能な透明導電膜製造装置を提供する。
【解決手段】本発明の透明導電膜製造装置（１００）は、Ｘ軸方向に長手方向（Ｌ）が配置された透明基板（１０）と、前記透明基板（１０）の一面にイオンが含まれた伝導性高分子溶液（２５）をＹ軸方向に噴射する噴射手段（２０）と、前記透明基板（１０）の他面から一定の間隔離れてＺ軸方向に配置されたワイヤー（３０）と、前記ワイヤー（３０）に前記イオンと反対極性の電位を印加して前記ワイヤー（３０）と前記伝導性高分子溶液（２５）との間に電気的引力を発生させる電圧印加手段（４０）とを含んでなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、透明導電膜の製造装置に関する。

デジタル技術を用いるコンピュータの発達に伴い、コンピュータの補助装置も一緒に開発されており、パソナールコンピュータ、携帯用転送装置、その他の個人専用情報処理装置などはキーボード、マウスなどの多様な入力装置(Input Device)を用いてテキストおよびグラフィック処理を行う。

ところが、情報化社会の急速な進行に伴ってコンピュータの用途が益々拡大する趨勢にあるので、現在入力装置の役割を担当するキーボードおよびマウスのみでは効率的な製品の駆動が難しいという問題点がある。よって、簡単で誤操作が少ないうえ、誰でも容易に情報の入力が可能な機器の必要性が高まっている。

また、入力装置に関する技術は、一般的機能を充足させる水準を超えて高信頼性、耐久性、革新性、設計および加工関連技術などに関心が移っており、このような目的を達成するために、テキスト、グラフィックなどの情報の入力が可能な入力装置としてタッチパネル(Touch Panel)が開発された。

このようなタッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置（ＬＣＤ、Liquid Crystal Display Device）、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、Ｅｌ(Electroluminescence)などの平板ディスプレイ装置、およびＣＲＴ(Cathode Ray Tube)といった画像表示装置の表示面に設置され、ユーザーが画像表示装置を見ながら所望の情報を選択するようにするのに用いられる道具である。

タッチパネルの種類は、抵抗膜方式(Resistive Type)、静電容量方式(Capacitive Type)、電磁気方式(Electro-Magnetic Type)、ＳＡＷ方式(Surface Acoustic Wave Type)、およびインフラレッド方式(Infrared Type)に区分される。このような各種方式のタッチパネルは、信号増幅の問題、解像度の差異、設計および加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性および経済性を考慮して電子製品に採用される。

一方、タッチパネルを製作するためには、可視光線に対しては透明でありながら電気伝導度の高い透明導電膜が必要である。このような透明導電膜は、ガラスやプラスチックなどの基板に、電気伝導特性に優れたＩＴＯ(Indium Tin Oxide)を蒸着して製作する。

ＩＴＯを基板に蒸着するときは、通常、スパッタリング(sputtering)を活用する。スパッタリングとは、物理的薄膜形成工程の１種であって、物理的な方法で蒸気粒子を作って基板にＩＴＯを蒸着させる方法である。言い換えれば、大きい運動エネルギーを有するイオン粒子がＩＴＯ組成物としてのターゲット物質と衝突することによりターゲット物質が放出され、放出されたターゲット物質が基板に付着することによりＩＴＯの蒸着が完成される。スパッタリングを活用してＩＴＯを基板に蒸着する場合、電気伝導度と可視光線透過度に優れたフィルムを製作することができる。ところが、スパッタリングを行うスパッター(sputter)の価格が非常に高いうえ、スパッターの大きさによって基板の大きさが制限されるため、大面積のタッチパネルを製作することが難しいという問題点がある。

また、前述したＩＴＯは、基本的に電気伝導度に優れるが、外力によって基板に撓む場合、電気伝導度が変化してタッチパネルの感度が低下するという問題点がある。しかも、ＩＴＯは、波長の変化に応じて可視光線透過度が比較的大きく変わる。よって、特定の波長で可視光線透過度が大幅低下してタッチパネルの視認性が低下するという問題点がある。

本発明は、上述した問題点を解決するためのもので、その目的は、伝導性高分子溶液にイオンを添加し、このイオンと反対極性の電位を印加したワイヤーを採用することにより、伝導性高分子溶液を透明基板に均一にコートすることが可能な透明導電膜製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、Ｘ軸方向にその長手方向が配置された透明基板と、前記透明基板の一面にイオンが含まれた伝導性高分子溶液をＹ軸方向に噴射する噴射手段と、前記透明基板の他面から一定の間隔離れてＺ軸方向に配置されたワイヤーと、前記ワイヤーに前記イオンと反対極性の電位を印加して前記ワイヤーと前記伝導性高分子溶液との間に電気的引力を発生させる電圧印加手段とを含んでなる、 透明導電膜製造装置を提供する。

ここで、前記伝導性高分子溶液は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことができる。

また、前記イオンはアルカリ金属陽イオンまたはアルカリ土類金属陽イオンであってもよい。

また、前記アルカリ金属陽イオンはＮａ＋またはＫ＋であってもよい。

また、前記アルカリ土類金属陽イオンはＭｇ２＋またはＣａ２＋であってもよい。

また、前記電圧印加手段は前記ワイヤーに陰電位を印加することができる。

また、前記透明基板をＸ軸方向に移動させる移動手段をさらに含むことができる。

また、前記噴射手段が前記透明基板の一面に前記伝導性高分子溶液を噴射してパターニングすることができるように、前記噴射手段をＸ軸方向またはＺ軸方向に駆動させる駆動手段をさらに含むことができる。

本発明によれば、伝導性高分子溶液にイオンを添加し、前記イオンと反対極性の電位を印加したワイヤーを採用することにより、伝導性高分子溶液を透明基板に均一にコートし且つ正確なパターニングを実現することができるという利点がある。

また、本発明によれば、従来の技術に係るスパッタリングに比べて製造コストを節約することができるうえ、基板の大きさが透明導電膜製造装置によって制限されないので、大面積のタッチパネルを製作することができるという効果がある。

また、本発明によれば、従来の技術に係るＩＴＯの代わりに、柔軟性に優れ且つ波長の変化に応じて可視光線透過度の変化が少ない伝導性高分子溶液を用いて、透明基板にコーティングを行う。よって、透明基板が撓んでも電気伝導度の変化が少ないから、耐久性に優れたタッチパネルを実現することができ、特定の波長で可視光線透過度が低下しないので、視認性に優れたタッチパネルを実現することができるという利点がある。

本発明の好適な実施例に係る透明導電膜製造装置の製造工程を示す構成図である。 本発明の好適な実施例に係る透明導電膜製造装置の製造工程を示す構成図である。

本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。

これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的で辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。

本発明において、各図面の構成要素に参照番号を付加するにおいて、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。また、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」、「Ｚ軸方向」などの用語は構成要素間の構造的関係を示すために使用されるもので、構成要素は前記用語によって限定されない。なお、本発明を説明するにおいて、本発明の要旨を無駄に乱すおそれのある公知の関連技術についての具体的な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図１および図２は本発明の好適な実施例に係る透明導電膜製造装置の製造工程を示す構成図である。

図１および図２に示すように、本実施例に係る透明導電膜製造装置１００は、Ｘ軸方向にその長手方向Ｌが配置された透明基板１０と、透明基板１０の一面にイオン含有の伝導性高分子溶液２５をＹ軸方向に噴射する噴射手段２０と、透明基板１０の他面から一定の間隔離れてＺ軸方向に配置されたワイヤー３０と、ワイヤー３０にイオンと反対極性の電位を印加してワイヤー３０と伝導性高分子溶液２５との間に電気的引力を発生させる電圧印加手段４０とを含んでなる。

前記透明基板１０は、伝導性高分子溶液２５が噴射されてコートされる平面を提供するもので、透明基板１０の長手方向ＬはＸ軸方向に配置される。また、透明基板１０は、連続的な工程のためにローラーなどの移動手段５０によってＸ軸方向に移動する。ここで、透明基板１０の材質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、環状オレフィン高分子（ＣＯＣ）、ＴＡＣ(Triacetyl cellulose)フィルム、ポリビニルアルコール（Polyvinyl alcohol、ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Polyimide、ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Polystyrene、ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋレジン含有ＢＯＰＳ(biaxially oriented PS)）、ガラスまたは強化ガラスなどで形成することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるのではない。一方、伝導性高分子溶液２５が噴射される透明基板１０の一面に高周波処理またはプライマー処理を施して活性化させることが好ましい。透明基板１０の一面を活性化させることにより、透明基板１０と伝導性高分子溶液２５間の接着力を向上させることができる。

前記噴射手段２０は、伝導性高分子溶液２５を噴射する役割を行うものである。噴射手段２０の噴射口が透明基板１０の一面を向かうように配置され、伝導性高分子溶液２５をＹ軸方向に噴射する。一方、噴射手段２０を駆動させる駆動手段６０が備えられてもよいが、駆動手段６０は、噴射手段２０が透明基板１０の一面に伝導性高分子溶液２５をパターニングすることができるようにする。図面上（図２参照）、駆動手段６０が噴射手段２０を駆動させて菱形パターン１５を形成したが、これは例示的なものに過ぎず、三角形パターン、八角形パターン、円形パターンなども形成してもよい。

前記伝導性高分子溶液２５は、噴射手段２０から透明基板１０の一面に噴射された後、乾燥などの後処理工程を経て、最終的には電気伝導度および可視光線透過度の高い透明電極になる。ここで、伝導性高分子溶液２５の種類は、特に限定されないが、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンなどを含む。本実施例に係る透明導電膜製造装置１００は、伝導性高分子溶液２５を用いて透明導電膜を形成するので、柔軟性に優れるため、透明基板１０が撓んでも電気伝導度の変化が少ないから、耐久性に優れたタッチパネルを実現することができる。また、波長の変化に応じて可視光線透過度の変化が少なくて特定波長で可視光線透過度が低下しないため、視認性に優れたタッチパネルを実現することができる。

一方、伝導性高分子溶液２５は、イオンを含んで透明基板１０に均一にコートされると同時に正確なパターニングが実現できるが、これについての詳細な説明は後述する。

前記ワイヤー３０は、伝導性高分子溶液２５が透明基板１０に均一にコートされるようにする役割を果たすもので、前記透明基板１０の他面から一定の間隔離れてＺ軸方向に配置される。ここで、ワイヤー３０には、電圧印加手段４０から伝導性高分子溶液２５に含まれたイオンと反対極性の電位が印加される。例えば、伝導性高分子溶液２５が含むイオンが陽イオンの場合、ワイヤー３０には電圧印加手段４０から陰電位が印加され、伝導性高分子溶液２５が含むイオンが陰イオンの場合、ワイヤー３０には電圧印加手段４０から陽電位が印加される。よって、ワイヤー３０と伝導性高分子溶液２５との間に電気的引力が発生するため、伝導性高分子溶液２５はワイヤー３０に沿って透明基板１０に均一にコートされるうえ、正確なパターニングが実現できる。また、透明基板１０の大きさが大きくなっても、ワイヤー３０の長さを伸ばして対応することができるので、大面積のタッチパネルに必要な透明導電膜を製作することができるという利点がある。

一方、伝導性高分子溶液２５に含まれるイオンの種類は、ワイヤー３０との間で電気的引力を発生することができれば特に限定されないが、Ｎａ＋またはＫ＋を含むアルカリ金属陽イオン、或いはＭｇ２＋またはＣａ２＋を含むアルカリ土類金属陽イオンを用いることが好ましい。前述したイオンは、陽イオンなので伝導性高分子溶液２５を還元させるおそれがなく、水溶性なので伝導性高分子溶液２５に均一に分散するという利点がある。特に、Ｎａ＋の場合は、伝導性高分子溶液２５（ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネートの場合）の重合反応を起す開始剤に含まれるので、別途に伝導性高分子溶液２５に添加する必要がない。

前記電圧印加手段４０は、前述したように、伝導性高分子溶液２５に含まれたイオンと反対極性の電位をワイヤー３０に印加する役割を行う。ここで、電圧印加手段４０が印加する電位の大きさは、伝導性高分子溶液２５に含まれたイオンの濃度、伝導性高分子溶液２５の粘度、透明基板１０の移動速度などを考慮して調節することができる。

以下、図１および図２を参照して、本実施例に係る透明導電膜製造装置１００の作動過程を簡略に説明する。

まず、図１に示すように、透明基板１０を噴射手段２０とワイヤー３０との間に移動させる。この際、ローラーなどの移動手段５０を用いてＸ軸方向に透明基板１０を移動させる。また、透明基板１０の上方には噴射手段２０がＹ軸方向に配置され、透明基板１０の下方にはワイヤー３０がＺ軸方向に配置される。一方、透明基板１０には、噴射する伝導性高分子溶液２５との接着力を向上させるために、高周波処理またはプライマー処理が施されることが好ましい。

次に、図２に示すように、透明基板１０を噴射手段２０とワイヤー３０との間に通過させるとき、噴射手段２０が伝導性高分子溶液２５を透明基板１０の一面に噴射させ、電圧印加手段４０が電位をワイヤー３０に印加する。さらに具体的に考察すると、噴射手段２０は、駆動手段６０によってＸ軸方向またはＺ軸方向に駆動されることにより、伝導性高分子溶液２５を透明基板１０の一面にＹ軸方向に噴射してパターニングする。これと同時に、電圧印加手段４０は、前記イオンと反対極性の電位をワイヤー３０に印加して伝導性高分子溶液２５とワイヤー３０との間に電気的引力を発生させることにより、伝導性高分子溶液２５を透明基板１０に均一にコートすることができるとともに正確なパターニングを実現することができる。

以上、本発明を具体的な実施例によって詳細に説明したが、これらの実施例は本発明を具体的に説明するためのものに過ぎず、本発明に係る透明導電膜製造装置は、これらに限定されず、当該分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内でその変形または改良を加え得るのは明白である。本発明の単純な変形ないし変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は特許請求の範囲によって明確になるであろう。

１００ 透明導電膜製造装置
１０ 透明基板
１５ パターン
２０ 噴射手段
２５ 伝導性高分子溶液
３０ ワイヤー
４０ 電圧印加手段
５０ 移動手段
６０ 駆動手段
Ｌ 透明基板の長手方向

Claims (8)

1. Ｘ軸方向にその長手方向が配置された透明基板と、
   前記透明基板の一面にイオンが含まれた伝導性高分子溶液をＹ軸方向に噴射する噴射手段と、
   前記透明基板の他面から一定の間隔離れてＺ軸方向に配置されたワイヤーと、
   前記ワイヤーに前記イオンと反対極性の電位を印加して前記ワイヤーと前記伝導性高分子溶液との間に電気的引力を発生させる電圧印加手段とを含んでなることを特徴とする、透明導電膜製造装置。
2. 前記伝導性高分子溶液はポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜製造装置。
3. 前記イオンはアルカリ金属陽イオンまたはアルカリ土類金属陽イオンであることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜製造装置。
4. 前記アルカリ金属陽イオンはＮａ^＋またはＫ^＋であることを特徴とする、請求項３に記載の透明導電膜製造装置。
5. 前記アルカリ土類金属陽イオンはＭｇ^２＋またはＣａ^２＋であることを特徴とする、請求項３に記載の透明導電膜製造装置。
6. 前記電圧印加手段は前記ワイヤーに陰電位を印加することを特徴とする、請求項３に記載の透明導電膜製造装置。
7. 前記透明基板をＸ軸方向に移動させる移動手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜製造装置。
8. 前記噴射手段が前記透明基板の一面に前記伝導性高分子溶液を噴射してパターニングすることができるように、前記噴射手段をＸ軸方向またはＺ軸方向に駆動させる駆動手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜製造装置。

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