JP2012073132A - 表面抵抗計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性フィルム製造装置においてフィルムのバタツキがある場合にも、正確な表面抵抗値を計測可能な、表面抵抗計測装置を提供することを目的とする。
【解決手段】導電性フィルム製造装置に付設する表面抵抗計測装置であって、導電性フィルムの表面抵抗値Ｒ０を計測する計測ユニットと、導電性フィルム表面との距離ｄ０を計測する距離計測センサと、導電性フィルムの搬送路に配置され計測ユニットおよび距離計測センサを保持・移動させる移動手段と、表面抵抗値データ、距離値データ、幅方向位置情報データ、搬送方向位置情報データを受信し記録する計測データ収集手段と、を有し、前記計測データ収集手段は、補正表面抵抗値Ｒ１を下記の式、
Ｒ１＝Ｒ０×（ｄ０／ｄ１）^４
（ただしｄ１は導電性フィルム搬送停止状態のときの導電性フィルムとの距離値）
により補正計算することを特徴とする表面抵抗計測装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロール・トゥ・ロール方式で導電性フィルムを製造する製造装置に付設する、フィルム表面抵抗計測装置に関する。

導電性フィルムは、各種樹脂からなる基材フィルムの表面に、電気抵抗の低い導電性薄膜を形成したものである。この導電性フィルムは、様々な電子機器の表示画面のタッチパネルに使用されており、タッチパネル搭載型パソコンやタッチパネル式の表示画面を持つ携帯電話などの生産量増加に伴い、近年、導電性フィルムの需要は高まってきている。

導電性フィルムの重要な品質項目の一つとして、導電性薄膜の表面抵抗値が、所定の規格範囲内にあり、かつ、基材フィルム上の各所で均一であるということが挙げられる。そのため、導電性フィルムの製造工程において、導電性薄膜の表面抵抗値をインラインで計測することが必要不可欠となっている。

一般に、導電性フィルムの表面抵抗値計測方法としては、接触式と非接触式の２つがある。

接触式の表面抵抗値計測方法の一例としては、導電性フィルムの搬送経路に、２本の導電性ロールを互いに平行で離間した状態で、かつ、導電性ロールの回転軸が導電性フィルムの幅方向に一致するように配置し、導電性フィルムの導電性薄膜が形成された面（導電面）に接触させて、２本の導電性ロール間の表面抵抗値を計測するものがある。こうすることで、搬送中の導電性フィルムの表面抵抗値をインラインで計測することができる。

この方法は、２本の導電性ロールそれぞれに接触している箇所の間にある導電性薄膜の表面抵抗値を平均的に計測するものであり、表面抵抗値の幅方向の分布がどうなっているかを計測することは出来ない。また、導電性ロールのキズや汚れにより、表面状態が変わると、正確な測定結果は得られないという問題があった。

非接触式の表面抵抗値計測方法の一例としては、渦電流センサを用いた渦電流法が挙げられる。これは、導電性フィルムの搬送経路に導電性フィルムに接触させないように渦電流センサを配置し、１次磁界を導電性フィルムに貫通させ、導電性フィルム通過後の２次磁束から表面抵抗値を計測する、といものである。

非接触式は、渦電流センサなどの計測ユニットと導電性フィルムを接触させないため、導電性フィルムを損傷するおそれが少なく、かつ連続的に抵抗値の計測が可能であるため、インライン式表面抵抗値計測装置として増加してきている。（例えば特許文献１参照）

非接触式の表面抵抗値計測装置において、計測対象物と計測ユニットの距離が変化すると、２次磁束が変化し、それに呼応して表面抵抗値として計測値が変化する。したがって、計測対象物の表面抵抗値を精度よく計測するためには、計測対象物と計測ユニットとの距離を、高い精度で一定に保つ必要がある。

しかしながら、計測対象物が導電性フィルムである場合、導電性フィルムの搬送により発生するバタツキのため、導電性フィルムと計測ユニットの距離が変動して、正確な表面抵抗値を計測できないという問題がある。（導電性フィルムのバタツキによる表面抵抗値のばらつきが、１０Ω前後になることもある。）

また、導電性フィルムの幅方向における表面抵抗値の分布を計測するために、幅方向に複数の計測ユニットを並べた表面抵抗値計測装置を使用することがある。このような装置においては、計測ユニット毎の個体差および各計測ユニットを固定する際の取り付け精度（導電性フィルムとの距離を完全に所定値に揃えることは困難である）により、表面抵抗値として出力される値にばらつきがあるため、表面抵抗値の分布を正確に計測することは難しい。さらに、各計測ユニットは所定の位置に固定されるため、それ以外の箇所の表面抵抗値計測はできないし、複数の計測ユニットを使用するため装置の価格が高価になるという問題がある。

特開２００８−３２６１８号公報

本発明は、上記の課題を解決するためなされたものであり、ロール・トゥ・ロール方式で導電性フィルムを製造する製造装置において、導電性フィルムのバタツキなどがある場合にも、正確な表面抵抗値を計測可能な、フィルム表面抵抗計測装置を提供することを目的とする。
さらに、導電性フィルムの幅方向の表面抵抗値を精度よく計測可能な、フィルム表面抵抗計測装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、ロール・トゥ・ロール方式で導電性フィルムを製造する導電性フィルム製造装置に付設する、表面抵抗計測装置であって、
前記導電性フィルムの表面抵抗値Ｒ０を計測する計測ユニットと、
前記計測ユニットと一体的に固定され、前記導電性フィルム表面との距離ｄ０を計測する距離計測センサと、
前記導電性フィルムの搬送路に配置され、前記計測ユニットおよび前記距離計測センサを保持および移動させる移動手段と、
前記計測ユニットが出力する表面抵抗値データ、および前記距離計測センサから出力される距離値データ、および前記移動手段が出力する計測ユニットおよび距離計測センサの幅方向位置情報データ、および、前記導電性フィルム製造装置の搬送手段から導電性フィルムの搬送方向位置情報データを受信し記録する計測データ収集手段と、を有し、
前記計測データ収集手段は、補正表面抵抗値Ｒ１を下記の式、
Ｒ１ ＝ Ｒ０×（ｄ０／ｄ１）^４
（ただしｄ１は導電性フィルム搬送停止状態のときの導電性フィルムとの距離値）
により補正計算することを特徴とする表面抵抗計測装置、である。

本発明のインライン式表面抵抗値計測装置を用いることにより、ロール・トゥ・ロール方式の装置中で表面抵抗値を計測した場合、一組の計測ユニットで幅方向の抵抗値が安定して得られるようになった。また、フィルムのバタツキによる影響を低減して、正確な表面抵抗値を得ることができるようになった。

本発明の表面抵抗値計測装置の概略構成を示す斜視図。 本発明の表面抵抗値計測装置のフィルム搬送方向からみた側面図。 本発明の表面抵抗値計測装置の動作のフローチャート。 本発明の表面抵抗値計測装置により計測した表面抵抗値、およびそれを補正した表面抵抗値の結果の一例を示すグラフ。

図１〜２は、本発明のフィルム表面抵抗値計測装置の一実施形態を示すものであり、図１は本発明のフィルム表面抵抗値計測装置の概略構成を示す斜視図で、図２は本発明のフィルム表面抵抗値計測装置のフィルム搬送方向からみた側面図である。

導電性フィルムを製造する製造装置において、導電性フィルム３は、ロール状に巻き取りされた状態で巻き出し手段（不図示）により巻き出され、搬送手段により搬送されながら所定の工程を経て表面に導電性薄膜が形成され、巻き取り手段（不図示）により巻き取られるものである。

本実施形態の表面抵抗値計測装置１は、導電性フィルム３の搬送経路のうち、導電性薄膜が形成されて巻き取り手段に巻取りされるまでの間の適切な箇所に設置されるものとする。

導電性フィルム３の表面抵抗値を計測する計測ユニット２と導電性フィルム３表面との距離を計測する距離計測センサ７は一体的に固定された状態であり、さらに移動装置５に取り付けられている。移動装置５は移動ガイド４上を直線的に移動可能であり、移動ガイド４は導電性フィルム３の表面に平行に、かつ、導電性フィルム３の搬送方向に垂直に設置されている。

ここで、距離計測センサ７が実際に計測するのは、自身と導電性フィルム３表面との距離である。しかし、以下では、煩雑さを避けるため、計測ユニット２と導電性フィルム３表面との距離を計測するものとして説明する。（現実的には、計測ユニット２と距離計測センサ７を導電性フィルム３の搬送路から等距離に配置するか、距離計測センサ７から出力される距離の値に所定のオフセット値を設定して以降の処理に使用するなどすればよい。）

移動ガイド４は固定フレーム６に固定され、固定フレーム６は上記のような配置関係を実現するように、導電性フィルムの搬送路に設置される。

両面に導電性薄膜が形成された導電性フィルム３の、両面の表面抵抗値を計測対象とする場合は、図１〜２に示したように、導電性フィルム３が通過可能なフィルム通過孔部６１を有するような固定フレーム６としてもよい。この場合、導電性フィルム３の両面側に、計測ユニット２、距離計測センサ７、移動装置５、移動ガイド４が一組ずつ配置されるという構成になる。

導電性フィルム３の表面抵抗値を計測する計測ユニット２としては、渦電流センサを用いることができる。また、導電性フィルム３表面との距離を計測する距離計測センサ７としては、レーザー式などの各種の距離センサを用いることができる。

移動ガイド４および移動装置５としては、直線往復運動および所定位置での位置決め停止を実現可能な機構であればよく、例えばリニアガイドとサーボモータ搭載のアクチュエータ、ボールネジと各種モーターなどの組み合わせを用いることが出来る。

一体的に固定された計測ユニット２と距離計測センサ７は、移動ガイド４および移動装置５により、導電性フィルム３の幅方向の任意の位置に移動可能である。計測ユニット２および距離計測センサ７はほぼ同期してそれぞれの計測を行い、またこの時の計測ユニット２と距離計測センサ７の導電性フィルム３幅方向の位置情報が、移動ガイド４または移動装置５より出力されるものとする。

さらに、導電性フィルム３を製造する製造装置の搬送手段などから、導電性フィルム３の搬送方向の位置情報を得るようにすることも可能である。これら導電性フィルム３の幅方向および搬送方向の位置情報から、導電性フィルム３上のどの箇所について計測を行ったかという計測位置情報を得ることができる。

計測データ収集手段８は、計測ユニット２と距離計測センサ７により得られた計測値データを収集・記録し、さらに上述の計測位置情報を、この計測値データと関連付けて収集・記録する。計測データ収集手段８としては、計算処理手段や記憶手段や入出力手段などを有する電子計算機などを用いることができる。

計測データ収集手段８は、計測値データや計測位置情報を表示手段８に出力する。また、計測データ収集手段８は、計測された距離値によって計測された表面抵抗値を補正して補正表面抵抗値を計算（補正計算については後述）し、その補正表面抵抗値を表示手段８に出力するようにしてもよい。

なお、導電性フィルム３両面の表面抵抗値を計測対象とする場合、図１〜２に示したように、導電性フィルム３の両面側に、計測ユニット２、距離計測センサ７、移動装置５、移動ガイド４が一組ずつ配置されるという構成になるが、２台の計測ユニット２の間または２台の距離計測センサ７の間の距離が近すぎると、干渉が起きて正確な計測値が得られないことがある。このような時は、２台の計測ユニット２または２台の距離計測センサ７の相対的な位置を調整したり、計測ユニット２や距離計測センサ７の機材を適宜選択したりするなど、干渉を防止する方策をとることが望ましい。

図３のフローチャートに本発明実施の形態を示す。所定の計測位置に、計測ユニット２および距離計測センサ７を移動したら、計測ユニット２により導電性フィルム３の表面抵抗値を計測し（ステップＳ１）、ほぼ同時に距離センサ７により導電性フィルム３との距離値を計測する（ステップＳ２）。この表面抵抗値と距離値は関連付けられた状態で計測データ収集手段８に出力され（ステップＳ３）、さらに計測データ収集手段８において表面抵抗値の補正計算が行われる（ステップＳ４）。

ここで、計測ユニット２により計測された導電性フィルム３の表面抵抗値を、距離センサ７により計測された導電性フィルム３との距離値を使って補正する際の、補正計算の方法について説明する。

渦電流損Ｐｅは、下記の式（１）で求めることができる。
Ｐｅ＝ｋ（ｔｆＢ）^２／δ ・・・（１）
ただし、ｔは導電性薄膜の厚さ、ｆは周波数、Ｂは磁束密度、δは抵抗率、ｋは比例定数である。

また、渦電流Ｉが流れる回路の抵抗をＲとすると、渦電流損失Ｐｅは、
Ｐｅ＝Ｉ^２Ｒ ・・・（２）
と表すこともできる。

式（１）〜（２）より、ＲがＢ^２に比例することがわかる。すなわち、
Ｒ ∝ Ｂ^２ ・・・（３）

ここで、電路から距離ｄだけ離れた点における磁束密度Ｂは、ビオ−サバールの法則からｄ^−２に比例する。すなわち、
Ｂ ∝ ｄ^−２ ・・・（４）

式（３）〜（４）より、渦電流が流れる回路の抵抗Ｒは、ｄ^−４に比例する。すなわち、
Ｒ ∝ ｄ^−４ ・・・（５）

さて、本発明の実施形態において、計測ユニット２により計測された導電性フィルム３の表面抵抗値をＲ０、距離センサ７により計測された導電性フィルム３との距離値をｄ０とすると、（５）より、
Ｒ０ ∝ （ｄ０）^−４ ・・・（６）
である。距離値ｄ０は、導電性フィルム３の搬送で発生するバタツキのため変動しており、その影響で表面抵抗値Ｒ０も変動している。

この表面抵抗値Ｒ０を、所定の距離基準値ｄ１において計測したとして補正すると、補正表面抵抗値Ｒ１は、
Ｒ１ ∝ （ｄ１）^−４ ・・・（７）
と表すことが出来る。

式（６）、（７）の左辺どうし、および右辺どうしを割り算すると、
Ｒ１／Ｒ０ ＝ （ｄ１／ｄ０）^−４
となり、したがって、
Ｒ１ ＝ Ｒ０×（ｄ０／ｄ１）^４ ・・・（８）
となる。このような補正計算を行い、補正した表面抵抗値Ｒ１を得る。

＜実施例＞
基材フィルム（ポリエチレンテレフタレート）の片面に、導電性薄膜としてＩＴＯ層を形成した試料について、本発明の表面抵抗計測装置により計測した表面抵抗値、およびそれを補正した表面抵抗値の結果の一例を、図４に示す。
図４のグラフは、横軸が基材フィルム上に成膜した長さである成膜ｍ数（ｍ）で、縦軸が表面抵抗値（Ω／□）である。
細い実線で表しているのが計測ユニット２により計測された導電性フィルム３の表面抵抗値Ｒ０、太い実線で表しているのが、距離センサ７により計測された導電性フィルム３との距離値ｄ０を使って補正して得た補正表面抵抗値Ｒ１である。また、同じ試料の導電性薄膜の表面抵抗値を、１００ｍおきにオフラインで測定した結果を■印で示している。
本実施例においては、距離基準値ｄ１を１０ｍｍとして補正計算を行っており、これは導電性フィルム３は搬送停止状態とし、計測ユニット２および距離センサ７も静止状態としたときの導電性フィルム３との距離値である。

図４によれば、オフラインでの計測値（■印）と補正前の表面抵抗値Ｒ０にはズレがある箇所があるが、オフラインでの計測値（■印）と補正表面抵抗値Ｒ１は全体的によく一致していることがわかる。
したがって、本発明の補正方法が有効であることがわかった。

また、補正前の表面抵抗値Ｒ０は、成膜ｍ数＝０〜５０ｍで２５５Ω／□前後の値で、成膜ｍ数＝１００〜３５０ｍで２４８Ω／□前後の値をとるなどしているが、補正表面抵抗値Ｒ１は全体にわたって２５０Ω／□前後の値となっており、成膜状態が安定していたということが本発明の表面抵抗計測装置を使うことによりわかった。

１・・・表面抵抗値計測装置
２・・・計測ヘッド
３・・・導電性フィルム
４・・・移動ガイド
５・・・移動装置
６・・・固定用フレーム
６１・・フィルム通過孔部
７・・・距離計測センサ
８・・・計測データ収集手段
９・・・表示手段
１１・・搬送ローラー

Claims (1)

1. ロール・トゥ・ロール方式で導電性フィルムを製造する導電性フィルム製造装置に付設する、表面抵抗計測装置であって、
   前記導電性フィルムの表面抵抗値Ｒ０を計測する計測ユニットと、
   前記計測ユニットと一体的に固定され、前記導電性フィルム表面との距離ｄ０を計測する距離計測センサと、
   前記導電性フィルムの搬送路に配置され、前記計測ユニットおよび前記距離計測センサを保持および移動させる移動手段と、
   前記計測ユニットが出力する表面抵抗値データ、および前記距離計測センサから出力される距離値データ、および前記移動手段が出力する計測ユニットおよび距離計測センサの幅方向位置情報データ、および、前記導電性フィルム製造装置の搬送手段から導電性フィルムの搬送方向位置情報データを受信し記録する計測データ収集手段と、を有し、
   前記計測データ収集手段は、補正表面抵抗値Ｒ１を下記の式、
   Ｒ１ ＝ Ｒ０×（ｄ０／ｄ１）^４
   （ただしｄ１は導電性フィルム搬送停止状態のときの導電性フィルムとの距離値）
   により補正計算することを特徴とする表面抵抗計測装置。