JP2012083806A - 基板製造方法及び基板を用いた静電容量式タッチパネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明樹脂基材上に形成された透明導電膜に、レーザ加工装置を用いてレーザ光を照射し、前記透明樹脂基材上に前記透明導電膜からなる回路パターンを形成する基板製造方法であって、前記透明樹脂基材に前記透明導電膜を形成する工程、前記透明導電膜を形成した前記透明樹脂基材の、前記透明導電膜とは反対側の面にダイヤモンド微粒子を含有するハードコート層を形成する工程、及び前記ハードコート層を形成した面からレーザ光を照射し、前記透明導電膜に回路パターンを形成する工程を有することを特徴とする基板製造方法。
【選択図】図1
Description
本発明で製造する第一の基板は、図1(a)に示すように、透明樹脂基材2の一方の面に透明導電膜からなる回路パターン4が形成されており、もう一方の面にダイヤモンド微粒子10を含有するハードコート層3が形成されたものである。すなわち、ダイヤモンド微粒子10を含有するハードコート層3、透明樹脂基材2、及び透明導電膜からなる回路パターン4がこの順に積層されたものである。前記透明導電膜からなる回路パターン4は、レーザ加工装置を用いて前記ハードコート層3を形成した面からレーザ光を照射し形成される。
ハードコート層は、JIS K5600-5-4で示す鉛筆硬度試験で「4H」以上の硬度を示す高硬度の層であり、硬化材料(ハードコート剤)により形成されるもの、又は透明樹脂基材とハードコート層とを共押出しにより積層して形成されるものが好ましい。
ダイヤモンド微粒子は、爆射法で得られたナノダイヤモンドを用いるのが好ましい。爆射法で得られた未精製のナノダイヤモンドは、ナノダイヤモンドの表面をグラファイト系炭素が覆ったコア/シェル構造を有しており黒く着色している。未精製のナノダイヤモンドをこのまま用いても良いが、より着色の少ない高表面硬度フィルムを得るためには、未精製のナノダイヤモンドを酸化処理し、グラファイト相の一部又はほぼ全部を除去して用いるのが好ましい。
ハードコート層には、指紋の付着防止及び付着した指紋の拭き取り性を改良するためにケイ素化合物を含有させてもよい。ケイ素化合物としては、ハードコート剤との相溶性が良く、成膜したときにヘイズ等の上昇が起こらないものであればどのようなものでもよい。
ハードコート層には、指紋の付着防止及び付着した指紋の拭き取り性を改良するためにフッ素化合物を含有させてもよい。フッ素化合物としては、ハードコート剤との相溶性が良く、成膜したときにヘイズ等の上昇が起こらないものであればどのようなものでもよい。
高分子主鎖の両末端にフルオロアルキル基が直接炭素−炭素結合により導入された高分子界面活性剤(含フッ素オリゴマー)は、水溶液中又は有機溶媒中において自己組織化したナノレベルの分子集合体を形成することが知られている。このフルオロアルキル基が末端に導入された含フッ素オリゴマーをハードコート剤と混合することにより、フルオロアルキル基で修飾したハードコート剤を形成させることができる。
前記ハードコート層は、ダイヤモンド微粒子の他に、硬度をアップさせ傷付き耐性を高める目的で、無機微粒子を含んでもよい。前記無機微粒子としては、雲母、合成雲母、シリカ、アルミナ、酸化カルシウム、チタニア、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、フッ化マグネシウム、スメクタイト、合成スメクタイト、バーミキュライト、ITO(酸化インジウム錫)、ATO(酸化アンチモン錫)、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等が挙げられる。
透明樹脂基材には、一定の弾力性及び透明性を有し、355 nm付近に比較的高い吸収率を有さないプラスチックフィルムを用いるのが好ましい。355 nm付近に比較的高い吸収率を有さないことにより、レーザ照射時に透明樹脂基材の下層にある透明導電膜を選択的にアブレーションすることができる。透明樹脂フィルムの厚みは、20〜500μmの範囲であるのが好ましい。第一及び第二の基板に用いる透明樹脂基材は、同じであっても異なっていてもよい。
透明導電膜としては、一般的な材料を用いることができるが、本発明では355 nm付近に高い吸収率を有する材料を用いるのが好ましい。具体的には、ITO(Indium Tin Oxide;酸化インジウム錫)、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化錫、酸化亜鉛錫系等の透明導電材料が好ましい。これらの材料は、1種だけを使用しても良いし、重ねて形成してもよい。
接着材料層としては、前記透明樹脂基材と同様の一般的な市販材料が適用できる。具体的には、アクリル系粘着材、シリコーン系粘着材、天然ゴム系粘着材等が挙げられる。層厚みとしては、10〜150μmのものが好ましい。
本発明の基板製造方法は、透明樹脂基材上に形成された透明導電膜に、レーザ加工装置を用いてレーザ光を照射し、回路パターンを形成する方法である。本発明においては、透明樹脂基材の透明導電膜が形成された面とは反対側の面に、レーザ加工を行う前にダイヤモンド微粒子を含有するハードコート層を形成しておき、このハードコート層を介してレーザ光を照射し、回路パターンを形成する。従って、ハードコート層及びそこに含まれるダイヤモンド微粒子は、使用するレーザ光を透過する必要がある。
本発明の基板製造方法に使用するレーザ加工装置の概略構成を図3に示す。レーザ加工装置は、パルス状のレーザ光を繰り返し出射するレーザ光源としてのYAGレーザ装置301と、前記YAGレーザ装置301から発生したレーザ光の振動数を3倍に変換する第三高調波(THG)発生器302と、前記レーザ光を集束させ対象物に照射する伝送系303と、加工対象物を固定し照射位置を移動させるXYテーブル304とから構成されている。
透明樹脂基材上のハードコート層は、硬化材料(ハードコート剤)により形成されるもの、又は透明樹脂基材とハードコート層とを共押出しにより積層して形成されるものが好ましい。
ハードコート剤又はハードコート剤を含む溶液にダイヤモンド微粒子を分散し、ハードコート層を形成する。ハードコート剤としては、シリコーン樹脂系ハードコート剤や有機樹脂系ハードコート剤等が挙げられる。特に爆射法によって得られたナノダイヤモンドは、水、アルコール等の親水的な溶剤に対する分散性が良好なので、このような親水的な溶剤に溶解又は分散されたハードコート剤、もしくは親水的なハードコート剤を用いるのが好ましい。
透明樹脂基材とハードコート層とを積層して形成する場合、後述の透明樹脂基材を形成する材料と、ダイヤモンド微粒子を含有するハードコート層を形成する材料とを共押出しにより積層しても良いし、それぞれを押出成形して単層のシートを形成し、それらをドライラミネーション、熱ラミネーション等により貼り合わせ得てもよい。ただし、生産性の点で共押出しにより積層したものが好ましい。共押出成形の場合には、複雑な工程(乾燥工程や塗工工程)を経なくてもよいため、ゴミなどの外部異物の混入が少なく、優れた光学性能を発揮できる。ハードコート層を形成する材料としては、後述の透明樹脂基材を形成する材料を使用するのが好ましい。
透明樹脂基材上への透明導電膜の成膜は、透明導電膜材料の特質・膜厚等の条件に応じて、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のPVD法、CVD法等の方法が適宜選択される。
透明樹脂基材としてPETフィルムを使用し、透明導電膜をITOで形成するのが好ましい。YAGレーザの第三高調波(波長355 nm)を用いることにより、レーザ入射側PETフィルム及びダイヤモンド微粒子に与える熱影響を低減でき、ITO膜のみを選択的に効率よく加工することができる。
(1)ダイヤモンド微粒子の作製
TNT(トリニトロトルエン)とRDX(シクロトリメチレントリニトロアミン)を60/40の比で含む0.65 kgの爆発物を3 m3の爆発チャンバー内で爆発させて、生成するナノダイヤモンドを保存するための雰囲気を形成した後、同様の条件で2回目の爆発を起こし未精製のナノダイヤモンドを合成した。爆発生成物が膨張し熱平衡に達した後、15 mmの断面を有する超音速ラバルノズルを通して35秒間ガス混合物をチャンバーより流出させた。チャンバー壁との熱交換及びガスにより行われた仕事(断熱膨張及び気化)のため、生成物の冷却速度は280℃/分であった。サイクロンで捕獲した生成物(黒色の粉末)の比重は2.55 g/cm3、メジアン径(動的光散乱法)は220 nmであった。この未精製のナノダイヤモンドは比重から計算して、76体積%のグラファイト系炭素と24体積%のダイヤモンドからなっていると推定された。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡社製、O-PET、125μm)の表面に、スパッタリングで25 nmのITO層を形成させた電極を2枚作製した。この電極の表面固有抵抗は250Ω/cm2であった。この電極は、1枚はそのまま下部電極として使用し、もう1枚は以下の様にダイヤモンド微粒子を含有するハードコート層を設けて上部電極とした。
図1に示すYAGレーザ装置(Spectra-Physics社製、HIPPO High Power Q-SwitchedLaser)を用いて、図4に示すように、まず透明導性基板のハードコート層が形成された側からレーザ照射を行った。図4において、左図はレーザ加工時を、右図はレーザ加工終了時の状態を示す。照射条件は、発振周波数160 kHz、焦点レンズ50 mm、駆動用LD電流61%、XYテーブル速度100 mm/秒であった。この時のパワー密度は20 mW/cm3であった。上下方向の焦点位置を調整し、約15μm幅の絶縁層で分離されたライン電極を作製した。次に透明導性基板を裏返し、XYテーブル上で位置決めを行い、再度、同条件でレーザ照射を行い、ライン電極を作製した。上下のライン電極は直交する配置とした。
実施例1で作製した上部電極の透明導電膜の上に、75μmの厚さのPETフィルムをアクリル系接着剤によって貼り付けた。この保護フィルムを形成した上部電極のハードコート層が形成された側から、実施例1と同条件でレーザ照射を行い、ライン電極を作製した。さらに実施例1で作製した下部電極にも実施例1と同条件でレーザ照射を行い、ライン電極を作製し、上部電極及び下部電極を貼り合わせて、引き出し電極を印刷し、静電容量式タッチパネルを作製した。
200・・・第二の基板
2、2’・・・透明樹脂基材
3・・・ハードコート層
4、4’・・・透明導電膜からなる回路パターン
5・・・保護フィルム
6・・・接着材料層
10・・・ダイヤモンド微粒子
301・・・YAGレーザ装置
302・・・第三高調波(THG)発生器
303・・・伝送系
304・・・XYテーブル
Claims (10)
- 透明樹脂基材上に形成された透明導電膜に、レーザ加工装置を用いてレーザ光を照射し、前記透明樹脂基材上に前記透明導電膜からなる回路パターンを形成する基板製造方法であって、前記透明樹脂基材に前記透明導電膜を形成する工程、前記透明導電膜を形成した前記透明樹脂基材の、前記透明導電膜とは反対側の面にダイヤモンド微粒子を含有するハードコート層を形成する工程、及び前記ハードコート層を形成した面からレーザ光を照射し、前記透明導電膜に回路パターンを形成する工程を有することを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1に記載の基板製造方法において、前記透明導電膜を形成する工程の後に、前記透明導電膜の上に、保護フィルムを形成する工程を有することを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1に記載の基板製造方法において、前記ハードコート層を形成する工程の後に、前記透明導電膜及び前記ハードコート層を有する透明樹脂基材に、片面に透明導電膜を有するもう一つの透明樹脂基材を、透明導電膜同士が向かい合うように接着材料層を介して貼り合せる工程を有し、前記レーザ光の照射を、前記得られた積層基材の両側から行うことにより、前記2層の透明導電膜にそれぞれ異なる回路パターンを形成することを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の基板製造方法において、透明樹脂基材がレーザ光に対して透明な材料からなることを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の基板製造方法において、前記透明導電膜がITO(酸化インジウム錫)からなることを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の基板製造方法において、前記透明樹脂基材がポリエチレンテレフタレート又はポリカーボネートであることを特徴とする基板製造方法。
- 請求項3〜6のいずれかに記載の基板製造方法において、前記接着材料層が前記レーザ光を吸収する層であることを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の基板製造方法において、前記レーザ加工装置の光源が、YAGレーザ光源であり、前記レーザ光がYAG第三高調波であることを特徴とする基板製造方法。
- 請求項8に記載の基板製造方法において、前記レーザ光のパルス幅が200 nsec以下であることを特徴とする基板製造方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の基板製造方法によって作製された静電容量式タッチパネル。
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