JP2013033436A - 透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム及びアニーリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、タッチパネル用ＩＴＯ材料などの透明電極材料でコーティングされたフィルムのアニーリング工程用システムを提供する。
【解決手段】特に、本発明は、透明電極材料でコーティングされたフィルム材が巻き取られた第１巻取ローラーを含む巻戻機と、巻取ローラーからローディングされたフィルム材に赤外線ヒーターを用いてアニーリング工程を実行する赤外線加熱モジュールと、赤外線加熱モジュールを通過したフィルム材を巻き取る第２巻取ローラーを含む巻取機と、を含んで構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチパネルに用いられるＩＴＯ材料などの透明電極材料でコーティングされたフィルムのアニーリングシステム及びアニーリング方法に関する。

タッチウィンドウは、陰極線管（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube）、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、電界放出表示装置（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）及び電界発光素子（ＥＬＤ：Electro Luminescence Device）などのような画像表示装置の表示面に設置されて、使用者が画像表示装置を見ながらタッチウィンドウ（タッチパネル）を加圧して、コンピューターに予め決められた情報を入力する装置である。

図１及び図２は、このような静電容量方式のタッチパネルの主要構成部分を示したものである。図１は、このような多層の構造の接着構造の平面図を示したものであり、図２は、図１の線Ｘで切断した断面図を示したものである。図２を参照すると、タッチパネルは、透明ウィンドウ１０の下部に上部ＯＣＡ５０が接着され、その下部に上部電極層（ＩＴＯ）４０が接着され、その下部に下部ＯＣＡ３０が接着され、その下部に下部電極層２０が接着され、その下部に液晶パネル（ＬＣＤ）６０が接着された構造とすることが一般的である。このような様々な層を接着することにより形成されるタッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）は、ＦＰＣＢモジュールとのボンディングのために、上述した上部ＯＣＡ５０、上部電極層４０、下部ＯＣＡ３０を切断して連結パッドＰが露出するボンディング領域Ｃを有する。

上記の構造において、上部電極層４０及び下部電極層２０は、一般的にＩＴＯでコーティングされたフィルムを利用する。このようなＩＴＯでコーティングされた構造のフィルムは、工程中における熱収縮を防止するため、及び蒸着されたＩＴＯ薄膜の結晶構造を安定化させるために、予め決められたシートに切断した後、電気加熱方式の乾燥炉に導入して、１４０〜１６０℃の温度にさらすアニーリング工程が行われる。しかしながら、このようなアニーリング工程は、６０〜９０分程度の工程時間を要し、熱によるシートの巻き上がり（curling）や、黄変を引き起こす。

本発明は、上述した問題を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、タッチパネル用ＩＴＯフィルムに適用するアニーリング工程として加熱方式の代わりに赤外線加熱方式（IR Heating）を用いることによりＩＴＯ蒸着層に直接熱伝達方式を適用して工程時間を縮めることができ、シート単位にフィルムを切断せずにロール状態の原材料を直接的に工程に投入するロールツーロール（Roll to Roll）方式により、プロセス効率を極大化することができるアニーリングシステム及びアニーリング方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、フィルムの移送区間においてＩＴＯフィルムの熱伸縮が発生しやすい高温の条件を除去するための真空吸着ロールを具備することにより、フィルムの輸送または移送中に生ずる張力によってフィルムが延伸されることを防止できるアニーリングシステム及びアニーリング方法を提供することにある。

本発明の一実施例によれば、透明電極材料でコーティングされたフィルム材が巻き取られた第１巻取ローラーを含む巻戻機と、第１巻取ローラーからローディングされたフィルム材に赤外線ヒーターを用いてアニーリング工程を実行する赤外線加熱モジュールと、赤外線加熱モジュールを通過したフィルム材を巻き取る第２巻取ローラーを含む巻取機と、を有する透明コーティングフィルム用アニーリングシステムが提供される。本アニーリングシステムは、さらに、巻戻機から巻取機にフィルム材を移送する閉ループベルト型の移送モジュールを含んでいてもよい。本アニーリングシステムは、さらに、移送モジュールと離隔される位置に配置されて一時的にフィルム材を吸着して巻戻機及び巻取機によって生じる張力を除去する真空吸着ロールを少なくとも１つ以上含むことが好ましい。

上述したようにシート単位に切断して電気加熱方式でアニーリング処理を実行する従来の工程とは異なり、本発明の実施例によれば、上記の構成により、タッチパネル用ＩＴＯ膜に適用するアニーリング工程として、加熱方式の代わりに赤外線加熱方式を用いることにより、ＩＴＯ蒸着層に直接熱伝達方式を適用することにより工程時間を短縮することができ、フィルムをシート単位に切断せずにロール状態の原材料を直接的に工程に投入するロールツーロール方式を適用することによりプロセス効率を極大化することができる。

本発明によれば、タッチパネル用ＩＴＯフィルムにアニーリング工程を加熱方式の代わりに赤外線加熱方式でＩＴＯ蒸着層に直接熱伝達方式を適用して工程時間を縮めることができ、シート単位に切断せずにロール状態の原材料を直接的に工程に投入するロールツーロール方式を適用してプロセス効率を極大化することができるという効果が得られる。

特に、フィルムの移送区間に真空吸着ロールを具備することにより、ＩＴＯフィルムの熱伸縮が発生しやすい高温の条件を除去して、フィルムの輸送または移送中に生じる張力によってフィルムが伸びるという問題を解決することができるという効果が得られる。

従来のタッチウィンドウの断面図である。 従来のタッチウィンドウの平面図である。 本発明の実施例によるアニーリングシステムの全体構成のブロック図である。 本発明の実施例によるアニーリングシステムの実施例を示す図である。 本発明の実施例に係る真空吸着ロールの構成を説明するための断面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明による構成及び作用について具体的に説明する。添付図面を参照して説明するに際して、可能な限り同一の構成要素には同一の参照番号を付与して、これについての重複説明は省略する。「第１」、「第２」などの用語は多様な構成要素を説明するのに使用することができるが、これらの構成要素は上記の用語によって限定解釈されてはならない。上記の用語は一つの構成要素を他の構成要素と区別することのみを目的として使用される。

本発明の実施例によれば、タッチウィンドウに使用される透明電極材料でコーティングされたフィルムを所定のサイズに切断せずにロール状態でアニーリングする際にフィルムに加わる張力を最小化することができるアニーリングシステム及びアニーリング方法に関する技術を提供することができる。

図３及び図４を参照すると、図３は本発明によるシステム全体の構成図であり、図４は本発明の実施例によるアニーリングシステムの一実施例を示したものである。

図３及び図４を参照すると、本発明の実施例による透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム（以下、「本システム」と称する。）は、透明電極材料でコーティングされたフィルム材が巻き取られた第１巻取ローラー１１０を含む巻戻機１００と、第１巻取ローラー１１０からローディングされたフィルム材に赤外線ヒーター３１０を用いてアニーリング工程を実行する赤外線加熱モジュール３００と、赤外線加熱モジュール３００を通過したフィルム材を巻き取る第２巻取ローラー５１０を含む巻取機５００と、を含んで構成することができる。本システムは、さらに、巻取機５００にフィルム材を移送する閉ループベルト型の移送モジュール４００をさらに含むことが好ましい。特に、本システムは、移送モジュール４００と離隔される位置に配置されて、一時的にフィルム材を吸着して巻戻機１００及び巻取機５００によって生じる張力を除去する第１及び第２真空吸着ロール２１０、２２０を少なくとも１つ以上さらに含むことが好ましい。

本システムの具体的な構成及び作用について図３及び図４を参照して説明する。

本発明の実施例に使用されるフィルム材Ｆは、タッチパネル用透明電極材料でコーティングされた構造のフィルム材と総称される。ここで透明電極材料として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium-Tin Oxide）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ：Zinc Oxide）のうちの何れか一つを用いることができ、フィルム材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene Terephthalate）、ポリカーボネート（ＰＣ：PolyCarbonate）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ：PolyEther Sulfone）、ポリイミド（ＰＩ：PolyImide）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ：PolyMethly MethaAcrylate）のうちの何れか一つで構成されるフィルムとすることができる。

巻戻機１００は、フィルム材Ｆがロール状態で巻き取られている第１巻取ローラー１１０と、第１巻取ローラーを回転させる駆動手段（図示せず）と、電源供給手段（図示せず）等と、を含む装置を意味する。

第１巻取ローラー１１０は、フィルム材Ｆが巻き取られている状態で最終的にアニーリングされた後にフィルム材Ｆが巻き取られる第２巻取ローラー５１０と連続工程のために対で配置される。

第１巻取ローラー１１０から巻き戻されるフィルム材Ｆは、赤外線加熱モジュール３００が配置された赤外線加熱領域に移送され、赤外線加熱モジュール３００はフィルム材Ｆの表面にコーティングされた透明電極材料に直接的に赤外線ヒーター３１０を用いてアニーリング工程を実行する。赤外線加熱モジュール３００を通過するフィルム材Ｆの移動は、移送モジュール４００によって実行されることがさらに好ましい。

移送モジュール４００は、フィルム材Ｆ自体の張力や荷重による重力の作用を軽減するためにベルト型の閉ループ移送ベルト４１０を含んで構成されることが好ましい。

移送モジュール４００は、基本的にフィルム材Ｆが巻戻機１００からローディングされて、赤外線加熱モジュール３００に進入する場合、移送ベルト４１０の上部面に着座したフィルム材Ｆを所定の速度で移動させることができる。この場合、巻戻機１００からローディングされるフィルム材Ｆが移送ベルト４１０の上部領域に置かれた状態で移送されるように、巻戻機１００及び巻取機５００上の直線上に配置されるようにすることが好ましい。また、移送ベルトは、耐電処理（electric resistance processing）及び耐熱処理が施されたものを利用することがさらに望ましい。

赤外線加熱モジュール３００は、基本的に、複数の赤外線ヒーター３１０と、赤外線ヒーター３１０を駆動するための電源供給装置（図示せず）と、を含む装置である。本発明による赤外線加熱モジュール３００において赤外線ヒーター３１０からの赤外線を用いて加熱される空間を「赤外線加熱領域」と定義する。

フィルム材Ｆが移送ベルト４１０に載せて運ばれて赤外線加熱領域を通過する場合、赤外波長帯を有するヒーターを用いて、フィルム材Ｆの上部面にコーティングされた透明電極材料（例えば、ＩＴＯ等）に直接的に熱を供給することができ、工程中における、フィルム材の熱収縮を防止することができ、蒸着された薄膜構造を有する透明電極材料の結晶構造を安定化させることができる。

特に、本発明の実施例において、第１及び第２真空吸着ロール２１０、２２０は、移送モジュールと離隔される位置に配置されて、一時的にフィルム材を吸着して巻戻機及び巻取機によって生じる張力を除去する。

図４に示された構造において、真空吸着ロールは、第１巻取ローラー１１０と移送モジュール４００との間に配置される少なくとも１つの第１真空吸着ロール２１０と、第２巻取ローラー５１０と移送モジュール４００との間に配置される少なくとも１つの第２真空吸着ロール２２０と、を含んで構成することができる。

真空吸着ロールは、基本的に巻戻機と巻取機との間の張力によってフィルムが伸びるのを防止するために、所定の吸引力を発生させることによりフィルム材Ｆの移動速度を遅くし、上記構造に示すように、フィルム材が赤外線加熱モジュール３００に移送される前に待機する部分Ｘ、Ｙを形成するために、無張力移送を実行するようにしてもよい。

図５は、図４を参照して説明した真空吸着ロールの構成を示す。上記構造に示すように、真空吸着ロールは、ローラー内部の真空吸着ライン２０２と連通するロールの表面に複数の吸着ホール２０１を有し、ローラー表面にフィルム材を吸着する。真空吸着ライン２０２に加えられる吸引力は吸引装置または真空ポンプによって生成することができる。

図３及び図４に示した本システムを利用して透明電極材料でコーティングされたフィルム材に実行されるアニーリング工程をまとめると以下のようになる。

まず、透明電極材料でコーティングされたフィルム材が巻き取られた第１巻取ローラーを含む巻戻機から、フィルム材が赤外線加熱モジュールに供給され、次に、赤外線加熱モジュールからの赤外線を用いてフィルム材の上部を加熱することによりアニーリング工程を実行し、フィルム材を第２巻取ローラーに巻き取る工程を実行することができる。

この場合、移送モジュール及び真空吸着ロールの構成により無張力移送を実行することができる。詳しく説明すると、巻戻機と赤外線加熱モジュールとの間に配置される第１真空吸着ロールにフィルム材が吸着されて、フィルム材は無張力移送方式で赤外線加熱モジュールに移送され、アニーリング工程が実行されたフィルム材は赤外線加熱モジュールと第２巻取ローラーとの間に配置された第２真空吸着ロールに吸着され、無張力移送方式で第２巻取ローラーに移送されて巻き取られる。

さらに、赤外線加熱モジュールを用いて直接的に透明電極材料をアニーリングすることにより、プロセス効率を高めることができる。詳細に説明すると、フィルム材が閉ループベルト型の移送モジュールの上部の移送ベルトに供給され、移送ベルトに着座したフィルム材が移送ベルトの回転によって移動して、フィルム材に赤外線を用いてアニーリング工程が実行される。

上述したように本発明の詳細な説明では具体的な実施例に関して説明した。しかし、本発明の範囲から脱しない限度内で様々な変形が可能である。本発明の技術的思想は、本発明の上記の実施例には限定されず、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲の均等物によって決められなければならない。

１００ 巻戻機
１１０ 第１巻取ローラー
２００ 真空吸着ロール
２１０ 第１真空吸着ロール
２２０ 第２真空吸着ロール
３００ 赤外線加熱モジュール
３１０ 赤外線ヒーター
４００ 移送モジュール
４１０ 移送ベルト
５００ 巻取機
５１０ 第２巻取ローラー

Claims (15)

1. 透明電極材料でコーティングされたフィルム材が巻き取られた第１巻取ローラーを含む巻戻機と、
   前記第１巻取ローラーからローディングされた前記フィルム材に赤外線ヒーターを用いてアニーリング工程を実行する赤外線加熱モジュールと、
   前記赤外線加熱モジュールを通過した前記フィルム材を巻き取る第２巻取ローラーを含む巻取機と、
   を有する透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
2. 前記巻戻機から前記巻取機に前記フィルム材を移送する閉ループベルト型の移送モジュールをさらに含む、請求項１に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
3. 前記移送モジュールは、前記赤外線加熱モジュールに配置される赤外線加熱領域に配置され、前記巻戻機からローディングされる前記フィルム材が、移送ベルトの上部領域に置かれた状態で移送されるように、前記巻戻機及び前記巻取機との間の直線上に配置される、請求項２に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
4. 前記移送ベルトは、耐電処理及び耐熱処理が施された閉ループベルトである、請求項３に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
5. 前記移送モジュールと離隔される位置に配置されて一時的に前記フィルム材を吸着して前記巻戻機及び前記巻取機によって生じる張力を除去する少なくとも１つ以上の真空吸着ロールをさらに含む、請求項２に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
6. 前記真空吸着ロールは、
   前記第１巻取ローラーと前記移送モジュールとの間に配置される少なくとも１つの第１真空吸着ロールと、
   前記第２巻取ローラーと前記移送モジュールとの間に配置される少なくとも１つの第２真空吸着ロールと、
   を含む、請求項５に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
7. 前記真空吸着ロールは、ロール内部の真空吸着ラインと連通するロールの表面に複数の吸着ホールを備えた構造を有する、請求項５に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
8. 前記透明電極材料は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうちの何れか一つである、請求項７に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
9. 前記フィルム材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）のうちの何れか一つで作られている、請求項８に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリングシステム。
10. 透明電極材料でコーティングされたフィルム材が巻き取られた第１巻取ローラーを含む巻戻機から前記フィルム材を赤外線加熱モジュールに供給する段階と、
    前記赤外線加熱モジュールから前記フィルム材の上部への赤外線加熱によりアニーリング工程を実行する段階と、
    前記フィルム材を第２巻取ローラーに巻き取る段階と、
    を含むことを特徴とする透明電極コーティングフィルム用アニーリング方法。
11. 前記巻戻機から前記赤外線加熱モジュールに前記フィルム材を供給する段階は、前記巻戻機と前記赤外線加熱モジュールとの間に配置された第１真空吸着ロールに前記フィルム材を吸着し、無張力移送方式で前記赤外線加熱モジュールに移送する段階を含む、請求項１０に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリング方法。
12. 前記赤外線加熱によりアニーリング工程を実行する段階は、
    前記第１真空吸着ロールによって前記フィルム材を閉ループベルト型の移送モジュール上の移送ベルトの上部に供給する段階と、
    前記移送ベルトに着座した前記フィルム材を前記移送ベルトの回転によって移動させ、赤外線により加熱する段階と、
    を含む、請求項１１に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリング方法。
13. 前記フィルム材を前記第２巻取ローラーに巻き取る段階は、
    前記赤外線加熱モジュールと前記第２巻取ローラーとの間に配置された第２真空吸着ロールに前記フィルム材を吸着する段階と、
    無張力移送方式で移送して前記第２巻取ローラーに巻き取る段階と、
    を含む、請求項１２に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリング方法。
14. 前記第１真空吸着ロールまたは前記第２真空吸着ロールは、ロールの表面に複数の吸着ホールが形成され、前記ロールの内部に形成される真空吸入力により前記フィルム材を吸着する、請求項１３に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリング方法。
15. 前記第１真空吸着ロール及び前記第２真空吸着ロールは、前記ロールの内部に形成される真空吸引力を吸引装置または真空ポンプによって生成する、請求項１３に記載の透明電極コーティングフィルム用アニーリング方法。

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