JP2014071802A - 透明導電性積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板の両面に透明電極パターンを精度良く、同時露光を必要としない方法で透明導電性積層体を形成する。
【解決手段】透明導電性積層体の製造方法は、第一の透明基板の一方の面に第一の透明電極パターンを形成する工程と、第二の透明基板の一方の面に少なくとも透明導電層を形成する工程と、第一の透明基板の第一の透明電極パターンが形成されていない面と、第二の透明基板の透明導電層が形成されていない面とを互いに対向させて粘着層で貼り合わせる工程と、第一の透明電極パターンを用いて透明導電層のパターニングの露光位置を調整する工程と、パターニングにより透明導電層に第二の透明電極パターンを形成する工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明導電性積層体の製造方法に関する。

近年は、スマートフォンやタブレットＰＣなど、携帯型の電子機器が普及してきている。画面を触れて操作をする種類のものが多いが、操作に馴染み易い事で人気がある。それらの多くに入力装置として静電容量式タッチパネルが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの画像表示装置の表示部上に配置されている。タッチパネルは、タッチパッドやタッチスクリーン、ポインティングディバイスなどとも言われるが、画面表面を触る事で装置を操作する入力装置の役割を果たす。タッチパネルには、代表的なものとして、静電容量式、抵抗膜式、光学式や超音波式などの方式がある。静電容量式は、タッチパネルに指などが近づく事により、検出器の電気的な変化から入力位置を特定する方式である。以前は、タッチパネルが押された位置を、内部で接触した電極から入力位置を特定する抵抗膜式が主流であった。現在でも、携帯用端末、携帯ゲーム機などにも使用されているが、これらにも静電容量式タッチパネルが使用されていく可能性は高い。

特許第４６８３１６４号公報

静電容量式タッチパネルでは、透明電極のパターンが２層、距離をおいて形成されている。その為には、１枚の透明基板の両面に透明電極のパターンを形成する方法、または透明基板の１つの面に透明電極のパターンが形成された透明基板を２枚用いる方法が一般的である。特に、２枚の透明基板を貼り合わせる場合、それぞれの透明電極のパターンの位置関係には、ある程度の精度が求められる。

透明基板がフィルムの場合、透明電極のパターンを形成した透明基板はロール状で用意することが出来る。透明電極のパターンはフォトリソグラフィー法などを用い、一般的にバッチ処理で形成するが、バッチ毎にわずかに位置のズレが生じる。その為、ロール状の透明基板同士を単純に貼り合わせるのは困難であり、シート状に断裁した透明基板同士を透明電極パターンの位置を調整しながら貼り合わせるのが一般的である。

特許文献１では、電極パターンを形成する前の透明基板同士を粘着層で貼り合わせ、その後に、フォトリソグラフィー法により両面を同時に露光し、エッチングにより透明電極のパターンを形成している。この場合、露光する際に反対面のレジストが感光しないように透明基板もしくは粘着層が光を吸収する必要がある。

本発明は、透明基板の両面に透明電極パターンを精度良く、同時露光を必要としない方法で透明導電性積層体を形成することの出来る透明導電性積層体の製造方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち、第１の発明に係る透明導電性積層体の製造方法は、次の特徴を持つ。すなわち、第一の透明基板の一方の面に第一の透明電極パターンを形成する工程と、第二の透明基板の一方の面に少なくとも透明導電層を形成する工程と、前記第一の透明基板の前記第一の透明電極パターンが形成されていない面と、前記第二の透明基板の前記透明導電層が形成されていない面とを互いに対向させて粘着層で貼り合わせる工程と、前記第一の透明電極パターンを用いて前記透明導電層のパターニングの露光位置を調整する工程と、前記パターニングにより前記透明導電層に第二の透明電極パターンを形成する工程とを含む。

次に、本発明のうち、第２の発明に係る透明導電性積層体の製造方法は、次の特徴を持つ。すなわち、第一の透明基板の一方の面に少なくとも第一の透明導電層を形成する工程と、第二の透明基板の一方の面に少なくとも第二の透明導電層を形成する工程と、前記第一の透明導電層の表面に第一のレジストを積層する工程と、前記第一の透明導電層に第一の透明電極パターンを形成するための光源と光をカットする光学フィルターとフォトマスクとを、それぞれ光源側から前記第一のレジスト側に向って順に配置し、前記第一の透明導電層の表面に積層した前記第一のレジストを露光する工程と、感光した前記第一のレジストを現像する工程と、現像された前記第一のレジストに覆われていない部分の前記第一の透明導電層をエッチングして前記第一の透明電極パターンを形成する工程と、前記第一の透明基板の前記第一の透明導電層が形成されていない面と、前記第二の透明基板の前記第二の透明導電層が形成されていない面とを互いに対向させて粘着層で貼り合わせる工程と、前記第二の透明導電層の表面に第二のレジストを積層する工程と、前記第一の透明電極パターンを用いて、前記第二のレジストの露光位置を調整する工程と、前記第二の透明導電層に第二の透明電極パターンを形成するための光源と光をカットする光学フィルターとフォトマスクとを、それぞれ光源側から前記第二のレジスト側へ向って順に配置し、前記第二の透明導電層の表面に積層した前記第二のレジストを露光する工程と、感光した前記第二のレジストを現像する工程と、現像された前記第二のレジストに覆われていない部分の前記第二の透明導電層をエッチングする工程と、前記第一のレジストおよび前記第二のレジストを剥離する工程とを備えている。

次に、本発明のうち、第３の発明に係る透明導電性積層体の製造方法は、第１または第２の発明において、前記透明導電層が、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、導電ポリマー、グラフェン、カーボンナノチューブ、またはナノ銀のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする。

次に、本発明のうち、第４の発明に係る透明導電性積層体の製造方法は、第３の発明において、前記透明導電層が酸化インジウムスズを含むことを特徴とする。

次に、本発明のうち、第５の発明に係る電子機器は、第１から第４のいずれかの発明に係る透明導電性積層体の製造方法より製造された透明導電性積層体を用いたことを特徴とする。

次に、本発明のうち、第６の発明に係る静電容量式タッチパネルは、第５の発明に係る透明導電性積層体を用いたことを特徴とする。

第１または第２の発明によれば、貼り合わせる一方の透明基板である第一の透明基板には、既に透明電極パターンが形成されていて、これからパターン化すべきレジストが無い。仮にこのようなレジストがある場合には、前記レジストと反対側の面からの露光で前記レジストが感光しないように透明基板もしくは粘着層が光を吸収する必要があるが、本発明では、前記レジストは既にパターン化されているかもしくは除去されている為、上記のように光を吸収する必要が無い。また、既に形成した透明電極パターンを利用することで、同時露光の場合と同様に、もう一方の電極パターンを、位置精度良く形成することが出来る。また、本発明では、両面に電極パターンが形成された透明基板をロール状で作製することが出来る。

このように、本発明によれば、透明基板の両面に透明電極パターンを精度良く、同時露光を必要としない方法で透明導電性積層体を形成することが可能である。

本発明の一実施形態に係る透明導電性積層体の製造方法を説明するための断面図

以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。

（構成）
図１は、本実施形態に係る透明導電性積層体の製造方法を説明するための断面図である。透明導電性積層体１０を図１のＡからＨまでの工程を経て製造する。透明導電積層体１０は、第一の透明基板１ａ、第一の光学調整層２ａ、第一の透明電極パターン３１ａ、粘着層５、第二の透明基板１ｂ、第二の光学調整層２ｂ、および、第二の透明電極パターン３１ｂを備えている。第一の光学調整層２ａは第一の透明基板１ａ上に、第一の透明電極パターン３１ａは第一の光学調整層２ａ上に、第二の光学調整層２ｂは第二の透明基板１ｂ上に、第二の透明電極パターン３２ａは第二の光学調整層２ｂ上に、それぞれ積層されている。第一の透明基板１ａと第二の透明基板１ｂとは、粘着層５によって互いに貼り合わされている。

本実施形態で用いる透明基板（第一の透明基板１ａ、第二の透明基板１ｂ）には、ガラスの他に、樹脂からなるプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられる。その厚さは部材の薄型化と基材の可撓性を考慮し、１０μｍ〜２００μｍ程度が一般的である。

透明導電層（第一の透明導電層３ａ、第二の透明導電層３ｂ）の材料には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか１種類、または、それらの２種類もしくは３種類の混合酸化物、さらには、その他添加物が加えられた物などが挙げられるが、目的・用途により種々の材料が使用でき、特に限定されるものではない。導電性ポリマー、カーボンナノチューブ、ナノ銀、グラフェンなども、これらの材料を分散させた液を塗布し、その後硬化させて透明導電層３を形成させることも出来るし、グラフェンを化学気相成長（ＣＶＤ）法で形成することも出来る。現在のところ、最も信頼性が高く、多くの実績のある材料は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。製造方法としては、膜厚の制御が可能であればいかなる成膜方法でも良く、真空蒸着法、スパッタリングなどの物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法を用いることができる。特に大面積に均一な膜質の薄膜を形成するために、プロセスが安定し、薄膜が緻密化するスパッタリング法が好ましい。

なお、本実施形態で述べている透明電極（第一の透明電極パターン３１ａ、第二の透明電極パターン３１ｂ）とは、透明導電層を加工したもののことを言う。透明電極は、電子機器の情報入力の為の電極として機能する。透明導電層を均一に形成した後、エッチング法などで、電極として残さない部分を除去する方法が主流であるが、最初から電極として用いる透明導電層のみを形成することも可能であり、この場合、透明導電層と透明電極とは同じものである。また、透明電極は単純もしくは複雑な形状をなす為、透明電極を形成することを、透明電極のパターン（第一の透明電極パターン３１ａ、第二の透明電極パターン３１ｂ）を形成すると表現している。透明電極が目立たないようにする為に、透明導電層以外の層、即ち光学調整層（第一の光学調整層２ａ、第二の光学調整層２ｂ）を積層することが出来る。材料としては、一般に知られている無機化合物や有機化合物を用いれば良く、透明導電性積層体１０をディスプレイに積層させる場合は、透明性が高いものが好ましい。図１には光学調整層が設けられている場合が示されているが、光学調整層は無くてもよい。

本実施形態における粘着層５は、透明基板同士を接着するための層である。粘着層５に用いられる樹脂としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ゴム系樹脂などが挙げられ、クッション性や透明性に優れた樹脂を用いることが好ましい。厚みは数十μｍから１００μｍ程度が一般的である。

本実施形態では、フォトリソグラフィー法を実施例として挙げている。レジスト（第一のレジスト層４ａ、第二のレジスト層４ｂ）の積層には、ドライフィルムフォトレジストと呼ばれる、レジストがフィルムに挟まれたものを貼る方法が一般的に使用されているが、液状のレジストを積層しても良い。また、レジストを感光させる為の光源、マスクなどは、一般的に知られているものを用いれば良い。露光工程、エッチング工程、レジストを剥離する工程も、一般的に知られている方法で良い。本実施形態では、第一の透明電極パターン３１ａを利用して、第二の透明電極パターン３１ｂ用に露光する位置を調整することを行うが、その為の手法として例えば、カメラで第一の透明電極パターン３１ａを検出し、露光装置のステージを調整すれば良い。

（実施例）
図１のＡに示すように第一の透明基板１ａとして紫外線吸収機能を有するポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ社製、厚み：１００μｍ）を用い、図１のＢに示すように、第一の透明基板１ａの一方の面にスパッタリング法により、第一の光学調整層２ａとしてＳｉＯ_２を３０ｎｍ、第一の透明導電層３ａとしてＩＴＯを３０ｎｍ成膜した。その後、図１のＣに示すように第一の透明導電層３ａの表面に第一のレジスト層４ａを形成し、フォトリソグラフィー法を用いて露光を行った。このとき、第一の透明導電層３ａに第一の透明電極パターン３１ａを形成するための光源と光をカットする光学フィルターとフォトマスクとを、それぞれ光源側から第一のレジスト層４ａ側に向って順に配置した。露光条件を以下に示す。
［露光条件］
光源：超高圧水銀ランプ（ウシオ電機社製）
光学フィルター：３８０−６００ｎｍの範囲の波長をカット

図１のＤに示すように、第一のレジスト層４ａを現像して第一のレジストパターン４１ａを得てから、第一のレジストパターン４１ａをエッチングマスクとし、透明電極として使用しない部分すなわち第一のレジストパターン４１ａに覆われていない部分の第一の透明導電層３ａをエッチングすることにより、第一の透明電極パターン３１ａを形成した。次に、図１のＥに示すように、第一の透明基板１ａと同様に、第二の透明基板１ｂとして紫外線吸収機能を有するポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ社製、厚み：１００μｍ）を用い、第二の透明基板１ｂの一方の面に、スパッタリング法により第二の光学調整層２ｂとしてＳｉＯ_２を３０ｎｍ、第二の透明導電層３ｂとしてＩＴＯを３０ｎｍ成膜した。第一の透明基板１ａ、第二の透明基板１ｂを、それぞれＩＴＯが形成されていない面同士を対向させ、粘着層５として高透明性接着剤転写テープ（住友スリーエム社製、厚み：２５μｍ）を用いて貼り合わせた。

そして、図１のＦに示すように、第二の透明導電層３ｂの表面に第二のレジスト層４ｂを形成し、第一の透明基板１ａに対して行った条件と同条件で露光を行った。このとき、第二の透明導電層３ｂに第二の透明電極パターン３１ｂを形成するための光源と光をカットする光学フィルターとフォトマスクとを、それぞれ光源側から第二のレジスト層４ｂ側に向って順に配置した。またその際、第一の透明電極パターン３１ａをカメラで検出し露光位置の調整を行った。図１のＧに示すように、第二のレジスト層４ｂを現像して第二のレジストパターン４１ｂを得てから、第二のレジストパターン４１ｂをエッチングマスクとし、透明電極として使用しない部分すなわち第二のレジストパターン４１ｂに覆われていない部分の第二の透明導電層３ｂをエッチングすることにより、第二の透明電極パターン３１ｂを形成した。そして、図１のＨに示すように、第一の透明基板１ａ、第二の透明基板１ｂに積層したレジストを剥離し、透明導電性積層体１０を得た。なお、第一の透明基板１ａに積層したレジスト（第一のレジストパターン４１ａ）については、Ｄの後、Ｇに至るまでに（例えばＥの前やＥの途上で）、除去されてもよい。

本実施形態によれば、貼り合わせる一方の透明基板（第一の透明基板１ａ）には、既に電極パターンが形成されていてこれからパターン化すべきレジストが無い為、透明基板（第一の透明基板１ａおよび第二の透明基板１ｂ）もしくは粘着層５が光を吸収しなくて良い。また、既に形成した透明電極パターン（第一の透明電極パターン３１ａ）を利用することで、同時露光の場合と同様に、もう一方の透明電極パターン（第二の透明電極パターン３１ｂ）を、位置精度良く形成することが出来る。

従って、本実施形態によれば、透明基板の両面に透明電極パターンを精度良く、同時露光を必要としない方法で透明導電性積層体を形成することが可能である。

本発明は、透明導電性積層体を用いた電子機器、例えば静電容量式タッチパネルの製造に適用可能である。

１ａ 第一の透明基板
１ｂ 第二の透明基板
２ａ 第一の光学調整層
２ｂ 第二の光学調整層
３ａ 第一の透明導電層
３ｂ 第二の透明導電層
３１ａ 第一の透明電極パターン
３１ｂ 第二の透明電極パターン
４ａ 第一のレジスト層
４ｂ 第二のレジスト層
４１ａ 第一のレジストパターン
４１ｂ 第二のレジストパターン
５ 粘着層
１０ 透明導電性積層体

Claims (6)

1. 第一の透明基板の一方の面に第一の透明電極パターンを形成する工程と、
   第二の透明基板の一方の面に少なくとも透明導電層を形成する工程と、
   前記第一の透明基板の前記第一の透明電極パターンが形成されていない面と、前記第二の透明基板の前記透明導電層が形成されていない面とを互いに対向させて粘着層で貼り合わせる工程と、
   前記第一の透明電極パターンを用いて前記透明導電層のパターニングの露光位置を調整する工程と、
   前記パターニングにより前記透明導電層に第二の透明電極パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。
2. 第一の透明基板の一方の面に少なくとも第一の透明導電層を形成する工程と、
   第二の透明基板の一方の面に少なくとも第二の透明導電層を形成する工程と、
   前記第一の透明導電層の表面に第一のレジストを積層する工程と、
   前記第一の透明導電層に第一の透明電極パターンを形成するための光源と光をカットする光学フィルターとフォトマスクとを、それぞれ光源側から前記第一のレジスト側に向って順に配置し、前記第一の透明導電層の表面に積層した前記第一のレジストを露光する工程と、
   感光した前記第一のレジストを現像する工程と、
   現像された前記第一のレジストに覆われていない部分の前記第一の透明導電層をエッチングして前記第一の透明電極パターンを形成する工程と、
   前記第一の透明基板の前記第一の透明導電層が形成されていない面と、前記第二の透明基板の前記第二の透明導電層が形成されていない面とを互いに対向させて粘着層で貼り合わせる工程と、
   前記第二の透明導電層の表面に第二のレジストを積層する工程と、前記第一の透明電極パターンを用いて、前記第二のレジストの露光位置を調整する工程と、
   前記第二の透明導電層に第二の透明電極パターンを形成するための光源と光をカットする光学フィルターとフォトマスクとを、それぞれ光源側から前記第二のレジスト側へ向って順に配置し、前記第二の透明導電層の表面に積層した前記第二のレジストを露光する工程と、
   感光した前記第二のレジストを現像する工程と、
   現像された前記第二のレジストに覆われていない部分の前記第二の透明導電層をエッチングする工程と、
   前記第一のレジストおよび前記第二のレジストを剥離する工程とを備えていることを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。
3. 前記透明導電層が、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、導電ポリマー、グラフェン、カーボンナノチューブ、またはナノ銀のいずれか１つ以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電性積層体の製造方法。
4. 前記透明導電層が酸化インジウムスズを含むことを特徴とする請求項３に記載の透明導電性積層体の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載される方法で製造された透明導電性積層体を用いた電子機器。
6. 請求項５に記載される方法で製造された透明導電性積層体を用いた静電容量式タッチパネル。

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