JP2014178805A - 入力装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置上に配される薄型の入力装置を簡便にかつ効率良く製造することができる方法を提供する。
【解決手段】第１及び第２のポリイミド層を有したポリイミド積層体を支持基板として用い、この支持基板の片側に入力位置検出用電極を備えた検出電極付き基板を用いて入力装置を製造する際、透明接着層を介して、表示装置上に検出電極付き基板を接着させた後、又は、検出電極付き基板を透明保護板に貼り合せた上で、透明接着層を介して表示装置上に検出電極付き基板を接着させる前に、第１のポリイミド層１０と第２のポリイミド層２０との界面を利用して、第２のポリイミド層を分離して取り除き、支持基板を薄肉化する入力装置の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置上に配される静電容量結合方式の入力装置を製造する方法に関する。

近年、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の表示装置の入力手段として、タッチパネルが広く用いられている。タッチパネルは、表示装置の表示面上に配置されることで、表示内容に対し極めて直接的な入力を可能にしている。このため、タッチパネルには表示装置の表示内容を画質低下なく透過させる必要があり、透明性が重要な要素となる。

タッチパネルの主な方式としては、光の変化を検出する方式と、電気的な特性の変化を検出する方式とに大別される。このうち、電気的な特性の変化を検出する方式として、抵抗膜方式と静電容量結合方式が知られており、更に、この静電容量結合方式には、表面型と投影型の２方式がある。なかでも、スマートフォン等で欠かせない機能となったマルチタッチ認識（多点認識）への対応に適している観点から、投影型が注目を浴びている。

この静電容量結合方式における投影型のタッチパネルは、例えば特許文献１に示されているように、互いに所定の形状のパターン電極が形成された２つのフィルム基材を用いて、接着層を介してこれらを貼り合せることで作製されている。

ところで、近年のタブレット型携帯端末等のように、入力装置としてタッチパネルを備えた表示装置では、薄型化の進展が著しく、タッチパネルについても薄型化と共に光学特性の向上が強く要望されている。しかしながら、上記特許文献１のように、２つのフィルム基材を貼り合せるとその分厚みが増してしまい、しかも取り扱い性（ハンドリング性）などを考慮すると、フィルム基材自体の厚みを薄くするには限度がある。加えて、フィルム基材の積層によって厚みが増すと、その分だけ表示装置からの映像光の透過率が低下してしまうことから、表示装置が表示する映像の画質を劣化させてしまうおそれがある。

そこで、例えば特許文献２には、フィルム基材の両面に静電容量結合方式の電極を設けてタッチパネルを得る方法が提案されている。しかしながら、フィルム基材の両面に電極を形成する際のハンドリング性等を勘案すると、やはり、フィルム基材自体がある程度の厚みや強度を有していなければならない。

また、特許文献３には、ガラス基板の一方面に絶縁層と入力位置検出用電極とを積層させた後、接着剤層を介してプラスチック製のカバー材を貼り合せて、次いで、フッ酸系エッチング液に浸漬してガラス基板を溶解して除去し、薄型・軽量化を図ったタッチパネルを製造する方法が記載されている。しかしながら、ガラス基板をエッチングで溶解して除去するには時間が掛かってしまうほか、エッチング液による電極や配線の溶解が懸念される。

特開２００８−１５２６４０号公報 特開２０１０−２３８０５２号公報 特開２０１１−１９８２０７号公報

近年急速に普及・拡大しているスマートフォン等のような携帯端末では、入力装置としてのタッチパネルが欠かせないものとなっている。そして、これらの携帯端末の薄型化に伴い、タッチパネルも薄型化、光学特性の向上、及び低価格化が強く要望されている。ところが、従来の方法では、タッチパネルに使用されるフィルム基材の厚みを更に薄くしていくと、ハンドリング性が悪くなるばかりか、所定のパターン電極を正確に形成するのが困難になったり、場合によっては製造途中で皺や破け、伸びが発生するなど、生産上での支障をきたすおそれがある。これに対して、例えば特許文献３に記載されるような方法によって薄型・軽量化を図ろうとしても、手間や時間を要してしまい製造コストを抑えるのは難しい。

そこで、本発明者らは、静電容量結合方式の入力装置であるタッチパネルの薄型・軽量化について鋭意検討した結果、ポリイミド層同士での界面を利用して薄肉化が可能なポリイミド積層体を支持基板として用いることで、ハンドリング性の低下や生産上の問題等を全て解決しながら、簡便にかつ容易に薄型の入力装置を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。

したがって、本発明の目的は、薄型の入力装置を簡便にかつ効率良く製造することができる方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、支持基板の片側に入力位置検出用電極を備えた検出電極付き基板を用いて、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置上に配される静電容量結合方式の入力装置を製造する方法であって、前記支持基板が、入力位置検出用電極側に位置する第１のポリイミド層と、この第１のポリイミド層の背面側に位置する第２のポリイミド層とを有したポリイミド積層体からなり、ｉ）透明接着層を介して、表示装置上に検出電極付き基板の入力位置検出用電極側を接着させた後、又は、ii）検出電極付き基板の入力位置検出用電極側に透明保護板を貼り合せた上で、透明接着層を介して表示装置上に検出電極付き基板の支持基板側を接着させる前に、支持基板における第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との界面を利用して、第２のポリイミド層を分離して取り除き、支持基板を薄肉化することを特徴とする入力装置の製造方法である。

本発明では、支持基板の片側に入力位置検出用電極を備えた検出電極付き基板を用いて入力装置を製造するにあたり、入力位置検出用電極側に位置する第１のポリイミド層と、この第１のポリイミド層の背面側に位置する第２のポリイミド層とを有したポリイミド積層体を支持基板として用いる。このポリイミド積層体からなる支持基板は、第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との界面を利用して第２のポリイミド層を分離し、取り除くことが可能なものである。

ここで、第１及び第２のポリイミド層の界面を利用して、第２のポリイミド層を分離して取り除くことができるようにするためには、これらのポリイミド境界面を剥離し易い状態にする必要がある。その手段として、好適には、第１又は第２のポリイミド層の少なくともいずれか一方に、特定の化学構造を有するポリイミドを使用するのがよい。

一般に、ポリイミドは、原料である酸無水物とジアミンとを重合して得られ、下記一般式（１）で表すことができる。

式中、Ａｒ₁は酸無水物残基である４価の有機基を表し、Ａｒ₂はジアミン残基である２価の有機基であり、耐熱性の観点から、Ａｒ₁、Ａｒ₂の少なくとも一方は、芳香族残基であるのが望ましい。

本発明における第１及び／又は第２のポリイミド層に好適に用いられるポリイミドとしては、そのひとつとして、例えば、下記繰り返し構造単位（ａ）を有するポリイミドが挙げられ、なかでも、第２のポリイミド層がこのような繰返し構造単位を有するものであるのがよい。

このような繰返し構造単位のうち、より好ましくは、下記繰り返し構造単位（ｂ）を有するポリイミドである。

本発明において、第２のポリイミド層は最終的には分離され、残った第１のポリイミド層側が入力装置を構成する。つまり、第２のポリイミド層は、表示装置上に入力装置を積層する過程で取り除かれるが、それまでの間は第１のポリイミド層と一体となって厚みを確保し、ハンドリング性を担保したり、伸びや破けを防止するなどの補助材としての役割を担う。

また、検出電極付き基板における入力位置検出用電極が、後述するように、例えばＩＴＯ（tin-doped indium oxide）等のような透明導電膜を支持基板の片側に成膜した後、弱酸等を用いて所定の電極形状にエッチングし、更にその抵抗率を下げる等の目的でアニール処理する場合、一般に２００℃〜３００℃程度の温度で熱処理されることから、第２のポリイミド層がこのアニール処理に耐え得るものであるのが好適である。そのため、第２のポリイミド層が、上記（ａ）や（ｂ）のような繰返し構造単位を有するポリイミドであれば、ガラス転移温度（Tg）が３００℃以上の耐熱性ポリイミド面を形成して、第１のポリイミド層との界面での分離を容易にすることができると共に、上記のようなアニール処理に対する耐熱性や寸法安定性を備えることができて好ましい。また、この第２のポリイミド層をキャスト法によって形成する場合には、第１及び第２のポリイミド層の界面を形成する第２のポリイミド層の表面はＲａが１００ｎｍ以下の表面粗さにすることができることから、第１及び第２のポリイミド層の界面での剥離性をより良好にすることができる。

一方、最終的に入力装置を構成する部品となる第１のポリイミド層については、上記のようなアニール処理に耐え得る耐熱性と共に、高い透明性が求められる。そのため、第１のポリイミド層については、好ましくは、含フッ素ポリイミドを用いて形成するのがよい。ここで、含フッ素ポリイミドとは、ポリイミド構造中にフッ素原子を有するものを指し、ポリイミド原料である酸無水物、及びジアミンの少なくとも一方の成分において、フッ素含有基を有するものである。このような含フッ素ポリイミドとしては、例えば、上記一般式（１）で表されるもののうち、式中のＡｒ₁が４価の有機基であり、Ａｒ₂が下記一般式（２）又は（３）で表される２価の有機基で表されるものが挙げられる。

上記一般式（２）又は一般式（３）におけるＲ₁〜Ｒ₈は、互いに独立に水素原子、フッ素原子、炭素数１〜５までのアルキル基若しくはアルコキシ基、又はフッ素置換炭化水素基であり、一般式（２）にあっては、Ｒ₁〜Ｒ₄のうち少なくとも一つはフッ素原子又はフッ素置換炭化水素基であり、また、一般式（３）にあっては、Ｒ₁〜Ｒ₈のうち少なくとも一つはフッ素原子又はフッ素置換炭化水素基である。このうち、Ｒ₁〜Ｒ₈の好適な具体的としては、−Ｈ、−ＣＨ₃、−ＯＣＨ₃、−Ｆ、−ＣＦ₃などが挙げられるが、式（２）又は式（３）において少なくとも一つの置換基が、−Ｆ又は−ＣＦ₃の何れかであるのが好ましい。

含フッ素ポリイミドを形成する際の一般式（１）中のＡｒ₁の具体例としては、例えば、以下のような４価の酸無水物残基が挙げられる。

加えて、含フッ素ポリイミドを形成する際、ポリイミドの透明性や第２のポリイミド層との剥離性をより向上させることなどを考慮すれば、一般式（１）におけるＡｒ₂を与える具体的なジアミン残基として、好ましくは、以下のものが挙げられる。すなわち、これらを用いることで、含フッ素ポリイミド以外の他の構造を有するポリイミドからなる第２のポリイミド層との界面においても良好な剥離性を示すことができ、好適には、第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との界面における接着強度が１Ｎ／ｍ以上５００Ｎ／ｍ以下、より好適には５Ｎ／ｍ以上３００Ｎ／ｍ以下、更に好適には１０Ｎ／ｍ以上２００Ｎ／ｍ以下にすることができ、人の手で容易に剥離できる程度の分離性を備える。勿論、第２のポリイミド層についても、このような含フッ素ポリイミドを使用してもよく、その場合には、第１及び第２のポリイミド層の界面での剥離性はより一層向上する。

このような含フッ素ポリイミドにおいて、次に挙げる一般式（４）又は（５）で表される構造単位のどちらか一方を８０モル％以上の割合で有する場合には、透明性と剥離性のほか、熱膨張性が低く寸法安定性に優れることからより好ましい。すなわち、下記一般式（４）又は（５）で表される構造単位を有するポリイミドであれば、熱膨張係数が２５ｐｐｍ／Ｋ以下、好適には１０ｐｐｍ／Ｋ以下のポリイミド層とすることができる。また、これらの構造単位を有するポリイミドは、３００℃以上のガラス転移温度（Ｔｇ）を示し、かつ、４４０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域での透過率が７０％以上、好適には８０％以上を示すことから、入力装置を形成する上でより有利である。

ここで、ポリイミドを一般式（４）又は（５）の構造に係るポリイミドとした場合、そのポリイミド以外に最大２０モル％未満の割合で添加されてもよいその他のポリイミドについては、特に制限されるものではなく、一般的な酸無水物とジアミンを使用することができる。なかでも好ましく使用される酸無水物としては、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、2，2'−ビス（3,4−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物等が挙げられる。一方の、ジアミンとしては、4，4'−ジアミノジフェニルサルフォン、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、4，4'−ジアミノシクロヘキシルメタン、2，2'−ビス（4−アミノシクロヘキシル）−ヘキサフルオロプロパン、2，2'−ビス（トリフルオロメチル）−4，4'−ジアミノビシクロヘキサン等が挙げられる。

上記で説明したような各種ポリイミドは、ポリアミド酸をイミド化して得ることができる。ここで、ポリアミド酸の樹脂溶液は、原料であるジアミンと酸二無水物とを実質的に等モル使用し、有機溶媒中で反応させることによって得るのがよい。より具体的には、窒素気流下にＮ,Ｎ−ジメチルアセトアミドなどの有機極性溶媒にジアミンを溶解させた後、テトラカルボン酸二無水物を加えて、室温で５時間程度反応させることにより得ることができる。塗工時の膜厚均一化と得られるポリイミドフィルムの機械強度の観点から、得られたポリアミド酸の重量平均分子量は１万から３０万が好ましい。なお、ポリイミド層の好ましい分子量範囲もポリアミド酸と同じ分子量範囲である。

第１及び第２のポリイミド層を有したポリイミド積層体を得る手段については特に制限はないが、連続製造が可能であることから、予め第２のポリイミド層を形成する長尺状のポリイミドフィルムを用意しておき、これをロール・ツー・ロールプロセスで搬送しながら、第１のポリイミド層を形成するポリアミド酸の樹脂溶液を塗布するキャスト法を採用するのが好適である。第１のポリイミド層を形成するポリアミド酸の樹脂溶液を塗布した後には、第２のポリイミド層の長尺ポリイミドフィルムごと１５０〜１６０℃程度で加熱処理して樹脂溶液中に含まれる溶剤を除去し、更に高温で加熱処理してポリアミド酸をイミド化させる。イミド化に際して行う加熱処理は、例えば、１６０℃程度の温度から３５０℃程度の温度まで連続的又は段階的に昇温を行うようにすればよい。なお、予め第１のポリイミド層を形成する長尺状ポリイミドフィルムを用意し、第２のポリイミド層を形成するポリアミド酸の樹脂溶液を塗布するようにしてもよい。

前述したように、第２のポリイミド層は入力装置を直接構成するものではないため、検出電極付き基板としてハンドリング性を向上させることなどを考慮しながら、その厚みを適宜設定することができる。一般に、フィルム基板としては１００μｍ程度の厚みがあれば、製造上で特に不都合になることはない。そのため、本発明においては、第１のポリイミド層と第２のポリイミド層とを有したポリイミド積層体としての合計の厚みが１００μｍ以上であれば、例えば、後述するように、第１のポリイミド層側の表面に透明導電膜を成膜し、エッチング処理やアニール処理等を行って、所定の電極形状を有した入力位置検出用電極を形成することができ、第２のポリイミド層の厚みとしては任意に設定することができる。また、第２のポリイミド層の背面側に更に銅箔やガラス等を備えたポリイミド積層体を使用するようにしてもよい。

一方、第１のポリイミド層については、第２のポリイミド層側が補助材の役割をするため、その厚みはより薄くすることができる。すなわち、第１のポリイミド層の厚みを１００μｍ未満にすることが可能であり、好適には５０μｍ以下、更に好適には３０μｍ以下まで薄くすることができる。なお、入力位置検出用電極の絶縁性を担保することなどを考慮すれば、第１のポリイミド層の厚みの下限は３μｍである。

また、本発明の検出電極付き基板における入力位置検出用電極については、静電容量結合方式の入力装置を形成するものであればよく、公知のものを採用することができる。すなわち、一般には、ある方向に所定の間隔を有して複数の電極部が配列された第１電極と、それとは異なる方向に所定の間隔を有して複数の電極部が配列された第２電極とを有して、これらの電極に係る各電極部の配列方向が互いに交差するようにしながら連結されて、投影型静電容量結合方式のモザイク状のパターン電極が具備されるようにすればよい。

このような入力位置検出用電極を形成するにあたっては、所定の電極形状となるようにパターニングされた透明導電膜を用いるようにすればよい。すなわち、例えば、ＩＴＯ（tin-doped indium oxide）、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ等のような透明導電膜を第１のポリイミド層の表面に成膜した後、弱酸等を用いて所定の電極形状となるようにエッチングしてもよく、或いは、第１のポリイミド層の表面にレジストパターンを形成し、これをマスクとして上記のような透明導電膜を成膜するようにしてもよい。また、これらの透明導電膜は、電子ビーム蒸着法、スパッタ蒸着法、物理気相成長法、導電ペースト材を用いたスクリーン印刷法等により成膜することができる。ここで、一般的には、透明導電膜の厚みは１００ｎｍ程度以下であり、特に厚みが限定されることはないが、薄型の入力装置を形成することを考慮すれば、１０〜５０ｎｍ程度の膜厚で形成するのが望ましい。

上記のようにして成膜した透明導電膜をエッチングしたり、マスクを介して透明導電膜を成膜するなどしてパターニングすることで、同一平面において、第１電極又は第２電極のいずれか一方は電極部同士が配線部によって連結した形状にすることができるが、残りの電極の電極部を電気的に接続するためには、例えば、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等のようなレジストからなる層間絶縁膜を成膜した上で、コンタクトホールを形成し、再度透明導電膜を成膜してパターニングするなどして、残りの電極の電極部を配線部によって連結させることができる。また、この配線部を形成した後には、必要に応じて、入力位置検出用電極の表面を覆うように、上記の樹脂等を用いて絶縁層を形成するようにしてもよい。

ここで、ＩＴＯ等のような透明導電膜では、成膜後はアモルファス状態であって抵抗値が結晶状態よりも高い。そのため、パターニングされた透明導電膜をアニール処理して結晶化させ、その抵抗を下げてパターン電極を形成するのがよい。このアニール処理の温度については、透明導電膜の種類によっても異なるため、適宜設定することができるが、例えばＩＴＯの場合は、一般に２００〜２５０℃程度で行うようにするのが望ましい。本発明においては、上述したような第１及び第２のポリイミド層を形成するポリイミドであれば、いずれもこれらのアニール処理の温度よりも高いガラス転移温度（Tg）を備えることから、アニール処理に対する十分な耐熱性を有している。

アニール処理された検出電極付き基板は、透明接着層を介して、液晶ディスプレイ、有機ＥＬパネル、電子ペーパー、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ディスプレイ等のような表示装置上に積層させて、入力装置を形成する。その際、本発明においては、ｉ）検出電極付き基板を表示装置の表示面側に積層した後、又は、ii）検出電極付き基板を表示装置の表示面側に積層する前に、支持基板における第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との界面を利用して、第２のポリイミド層を分離して取り除き、支持基板を薄肉化する。すなわち、ｉ）透明接着層を介して、表示装置上に検出電極付き基板の入力位置検出用電極側を接着させた後、又は、ii）検出電極付き基板の入力位置検出用電極側に透明保護板を貼り合せた上で、透明接着層を介して表示装置上に検出電極付き基板の支持基板側を接着させる前に、第２のポリイミド層を分離して取り除く。

ここで、ｉ）のように表示装置の表示面側に検出電極付き基板を積層した後であれば、第２のポリイミド層側を分離して取り除いても、表示装置側に残された入力位置検出用電極や第１のポリイミド層が皺になったり、破けたりするようなことはない。一方、ii）については、外部衝撃や各種損傷等から保護する目的で、入力装置の表面に強化ガラス、アクリル板等からなる透明保護板を設ける場合である。このような透明保護板に透明接着層を介して検出電極付き基板の入力位置検出用電極側を貼り合せた状態であれば、第２のポリイミド層側を分離して取り除いても、ｉ）と同様、透明保護板側に残された入力位置検出用電極や第１のポリイミド層が皺になったり、破けたりするようなことはなく、透明接着層を介して、表示装置上に検出電極付き基板の支持基板側を接着させることができる。

上記ｉ）、ii）で用いる透明接着層については特に制限はなく、例えばアクリル系やエポキシ系等の透明接着剤からなるものであってもよく、或いは、透明な接着シートを用いるようにしてもよい。より薄型の入力装置を得る観点からは、透明接着剤の厚みは薄い方が良いが、特に厚みが制限されることはなく、例えば、透明接着剤を用いて１０〜５０μｍ程度の厚さの透明接着層を形成するのが好ましい。また、透明保護板の厚みについて特に制限はないが、一般には１００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さのものが使用される。なお、透明接着剤や透明接着シート等を用いて透明接着層を形成するのは、透明導電膜のアニール処理が施された後であるため、透明接着層に関して、アニール処理に対する耐熱性については特段考慮する必要はない。透明保護板についても同様である。

第２のポリイミド層を分離して取り除き、支持基板が薄肉化されて得られた本発明の入力装置では、第１のポリイミド層を上述したポリイミドにより形成することで、低熱膨張性でありながら、可視光領域における透過率が高くて透明性に優れる。また、耐熱性が高くて、寸法安定性にも優れ、しかも、表面平滑性に優れて、面内方向のリタデーションも小さくできることから、表示装置上に配される入力装置として好適である。

本発明のように、第１及び第２のポリイミド層を有したポリイミド積層体を支持基板とした検出電極付き基板を用いて、検出電極付き基板を表示装置の表示面側に積層する前や後に第２のポリイミド層側を分離して取り除き、支持基板を薄肉化することで、ハンドリング性の低下や生産上の問題等を解決しながら、薄型の入力装置を効率良く製造することができる。

図１は、第１及び第２のポリイミド層を有したポリイミド積層体の断面模式図である。 図２は、投影型静電容量結合方式のタッチパネルにおけるパターン電極の様子を示す平面模式図である。 図３は、一部を除いた第１電極及び第２電極が同一面内に形成された様子を示す平面模式図である。 図４は、図３におけるa-a'断面図である。 図５は、第１電極及び第２電極が形成された様子を示す平面模式図である。 図６は、図５におけるb-b'断面図である。 図７は、透明接着層を介して検出電極付き基板に透明保護板を貼り合せた様子を示す断面模式図である。 図８は、図７に示した状態から第２のポリイミド層を分離して取り除く様子を示す断面模式図である。

以下、本発明について、図面を用いながら具体的に説明する。なお、本発明はこれらの内容に制限されるものではない。

図１には、ポリイミドフィルムからなる第２のポリイミド層２０の上にポリアミド酸の樹脂溶液を塗布してイミド化させた第１のポリイミド層１０を有するポリイミド積層体の断面図が示されている。第２のポリイミド層２０は、例えば厚さ１００μｍで形成され、第１のポリイミド層１０は、例えば厚さ２０μｍで形成される。そして、図２には、ポリイミド積層体上に入力位置検出用電極を備えた投影型静電容量結合方式のタッチパネル７０の平面図が示されている。

図２では、入力位置検出用電極を形成するパターン電極の様子が示されており、一方向（ｘ方向）に所定の間隔を有して複数のひし形電極部が配列されて、それらを連結する配線部を有した第１電極５１と、他方向（ｙ方向）に所定の間隔を有して複数のひし形電極部が配列されて、それらを連結する配線部を有した第２電極５２とが備えられている。また、この入力位置検出用電極には、第１電極５１用の信号取り出し配線３１と、第２電極５２用の信号取り出し配線３２と、第１及び第２電極がそれぞれ外部と接続できるようにした端子４１、４２とが備えられている。なお、第１電極５１と第２電極５２との配線が交差する領域の第１電極側の配線部６１は、第１電極５１と第２電極５２との配線が交差する領域の第２電極側の配線部６２とは異なる層で形成されている。以下、ポリイミド積層体を支持基板として、このようなタッチパネルを形成する方法について説明する。

先ず、ポリイミド積層体における第１のポリイミド層１０の表面には、ＩＴＯ等の透明導電膜が蒸着法等の手段によって成膜され、次いで、透明導電膜のパターニングを行う。この透明導電膜は、例えば厚さ５０ｎｍで成膜される。図３には、この透明導電膜のパターニングによって、例えば、第１電極５１と第２電極５２の配線とが交差する領域の第１電極側の配線部６１以外のパターンが上記透明導電膜を利用して同層に形成された様子が示されている。

透明導電膜のパターン形成にあたっては、例えば半導体の製造と同様にフォトリソグラフを用いて行うことができる。形成したい電極等のパターンのマスクを準備し、透明導電膜上に成膜されたレジストにパターンを転写した後、不要なレジストを除去してＩＴＯ等の透明導電膜をエッチングすることにより形成できる。ここでは、第１電極側の配線部６１は電気的に短絡しないように、第１の絶縁層（層間絶縁膜）８０を介した別の層を利用して、次の工程で形成される。図４には、図３におけるa-a'断面図が示されている。第１電極側の配線部６１以外は、図４に示す如く、第２電極側の配線部６２（図示外）を含めて同層の透明導電膜で形成される。

図５には、第１電極５１と第２電極５２の配線が交差する領域において、第１電極側の配線部６１を追加した状態の様子が示されている。また、図６には、図５におけるb-b'断面図が示されている。この第１電極側の配線部６１を形成するためには、先ず、上記でパターニングした透明導電膜の表面に対して、ポリイミド樹脂等のようなレジストからなる第１の絶縁層８０を成膜する。この第１の絶縁層８０は、例えば厚さ１μｍで成膜される。次いで、配線部６１を設ける位置に対応させて、このレジストからなる第１の絶縁層８０にコンタクトホール形状をマスク転写した後、エッチング等の手段でコンタクトホール９０を形成し、第１電極の電極部同士を配線部６１で接続できる状態にする。

次に、第１の絶縁層８０にコンタクトホール９０が開いた状態において、配線部６１を形成するための透明導電膜を成膜する。この透明導電膜は、先の成膜で使用したものと同じものを用いることができ、例えば厚さ５０ｎｍで成膜される。次いで、配線部６１を形成するためのパターンに対応したマスクを用いて、レジストに配線部６１のパターンを転写し、配線部６１以外の透明導電膜を除去することで、第１電極のひし形電極部同士が電気的に接続されて、入力位置検出用電極のパターン形成が完了する。なお、パターン形成が完了した後、異物等によるショート、損傷等による断線からの保護等の目的から、上記と同様のレジスト材料等からなる第２の絶縁層８１を例えば厚さ２μｍで形成し、保護層として利用するようにしてもよい。但し、この第２の絶縁層８１は必ずしも必要ではないため、その形成を省略することもできる。

上記のようなパターン形成にはＩＴＯ等の透明導電膜が利用されるが、例えばＩＴＯを蒸着法等で成膜した時点ではアモルファス状態であって、その抵抗値も高い。そのため、透明導電膜からパターン形成した後は、例えば２００℃〜２５０℃程度の温度でアニール処理を実施することで、ＩＴＯの結晶化が始まり抵抗値を下げることができる。本発明では、ポリイミド積層体がこのようなアニール温度に対して十分な耐熱性を有しているため、第１電極５１及び第２電極５２等のパターンを形成した後は、ポリイミド積層体ごとアニール処理することができ、これによって入力位置検出用電極を備えた検出電極付き基板１とすることができる。

上記で得られた検出電極付き基板１を用いて、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置上に配される入力装置を形成するにあたっては、先ず、図７に示したように、検出電極付き基板１の入力位置検出用電極側に透明接着層１００を介して透明保護板２００を貼り合せる。この透明保護板２００としては、例えば厚さ５００μｍの強化ガラス等を用いることができ、透明接着層１００には、アクリル系やエポキシ系等の透明接着剤を用いて、例えば厚さ５０μｍで設けることができる。

図７には、検出電極付き基板１に透明接着層１００を介して透明保護板２００を貼り合わせた状態が示されている（図５におけるｂ-ｂ'断面を示したもの）。この時点では、検出電極付き基板１における支持基材２０は、第１のポリイミド層１０と第２のポリイミド２０とが一体化された状態のままであるが、上記と同様の透明接着層を介して図示外の表示装置上に検出電極付き基板の支持基板側を接着させる前に、図８に示したように、第１のポリイミド層１０と第２のポリイミド層２０との界面を利用して、第２のポリイミド層２０を分離して取り除き、支持基板を薄肉化すれば、薄型のタッチパネル（入力装置）を形成することができる。

上記では検出電極付き基板１を最初に貼り合わせる対象物を透明保護板とする実施形態を示したが、検出電極付き基板１を最初に液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のような表示装置に貼り合せるようにしてもよい。すなわち、上記と同様の透明接着層を介して、図示外の表示装置上に検出電極付き基板１の入力位置検出用電極側（図６の場合では第２の絶縁層８１側）を接着させた後、第１のポリイミド層１０と第２のポリイミド層２０との界面を利用して、第２のポリイミド層２０を分離して取り除き、支持基板を薄肉化すれば、先の場合と同様に薄型のタッチパネルを形成することができる。先の実施形態を含めて、このように表示装置上に入力装置を積層する過程で支持基板の薄肉化をすることで、少なくとも検出電極付き基板１を製造する際にはハンドリング性が確保されると共に、皺や伸び、破けといった損傷からも保護して、薄型の入力装置を得ることができる。

以下、評価試験例に基づいて、本発明についてより具体的に説明する。なお、下記内容は評価試験のためのものであり、本発明はこれらの内容に制限されるものではない。

先ず、下記においてポリイミドを合成する際の原料モノマーや溶媒の略語、及び、評価試験における各種物性の測定方法とその条件について以下に示す。

〔略語について〕
・ＤＭＡｃ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
・ＰＤＡ：１，４−フェニレンジアミン
・ＴＦＭＢ：２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル
・ＤＡＤＭＢ：４，４’−ジアミノ−２，２’−ジメチルビフェニル
・１，３−ＢＡＢ：１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン
・ＢＰＤＡ：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
・６ＦＤＡ：２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物
・ＰＭＤＡ：ピロメリット酸二無水物

〔表面粗さ（Ｒａ）〕
ブルカー社製の原子間力顕微鏡（AFM）「Multi Mode8」を用いて表面観察をタッピングモードで行った。１０μｍ角の視野観察を４回行い、それらの平均値を求めた。表面粗さ（Ra）は、算術平均粗さ（JIS B0601-1991）を表す。

〔剥離強度〕
東洋精機製作所社製ストログラフＲ−１を用いて、ポリイミド積層体を幅１０ｍｍの短冊状に切断したサンプルにおける第１のポリイミド層と第２のポリイミド層における界面について、Ｔ字剥離試験法によるピール強度を測定することにより評価した。

〔透過率（％）〕
第１のポリイミド層からなるポリイミドフィルム(５０mm×５０mm)について、Ｕ４０００形分光光度計を使って４４０ｎｍから７８０ｎｍにおける光透過率の平均値を求めた。

〔ガラス転移温度Ｔｇ〕
第１又は第２のポリイミド層からなるポリイミドフィルムのガラス転移温度を次のようにして測定した。粘弾性アナライザ（レオメトリックサイエンスエフィー株式会社製ＲＳＡ−II）を使って、１０ｍｍ幅のサンプルを用いて、１Ｈｚの振動を与えながら、室温から４００℃まで１０℃／分の速度で昇温した際の、損失正接（Ｔａｎδ）の極大から求めた。

〔熱膨張係数（CTE）〕
第１又は第２のポリイミド層からなるポリイミドフィルムを３ｍｍ×１５ｍｍのサイズに切り出し、熱機械分析(TMA)装置にて５．０gの荷重を加えながら一定の昇温速度（20℃／min）で３０℃から２６０℃の温度範囲で引張り試験を行い、温度に対するポリイミドフィルムの伸び量から熱膨張係数(×１０^-6／Ｋ)を測定した。

合成例１（ポリイミドＡ）
窒素気流下で、３００ｍｌのセパラブルフラスコの中で攪拌しながらＰＤＡ８．００ｇを溶剤ＤＭＡｃに溶解させた。次いで、この溶液ＢＰＤＡ２２．００ｇを加えた。その後、溶液を室温で５時間攪拌を続けて重合反応を行い、一昼夜保持した。粘稠なポリアミド酸溶液が得られ、高重合度のポリアミド酸Ａが生成されていることが確認された。

合成例２（ポリイミドＢ）
窒素気流下で、３００ｍｌのセパラブルフラスコの中で攪拌しながらＴＦＭＢ１２．０８ｇを溶剤ＤＭＡｃに溶解させた。次いで、この溶液にＰＭＤＡ６．２０ｇと６ＦＤＡ４．２１ｇを加えた。その後、溶液を室温で５時間攪拌を続けて重合反応を行い、一昼夜保持した。粘稠なポリアミド酸溶液が得られ、高重合度のポリアミド酸Ｂが生成されていることが確認された。

合成例３（ポリイミドＣ）
窒素気流下で、３００ｍｌのセパラブルフラスコの中で攪拌しながらＴＦＭＢ１３．３０ｇを溶剤ＤＭＡｃに溶解させた。次いで、この溶液にＰＭＤＡ９．２０ｇを加えた。その後、溶液を室温で５時間攪拌を続けて重合反応を行い、一昼夜保持した。粘稠なポリアミド酸溶液が得られ、高重合度のポリアミド酸Ｃが生成されていることが確認された。

［ポリイミド積層体Ｉの作製］
厚み１８μｍの電解銅箔上に、合成例１で得たポリアミド酸Ａの樹脂溶液を塗布した後、１３０℃で加熱乾燥し溶剤を除去した。次に、１６０℃から３６０℃まで約４℃／分の昇温速度で熱処理することでイミド化し、厚み２５μｍの第２のポリイミド層（表面粗さRa=1.3nm、Tg=355℃）を有する銅張積層板（熱膨張係数18×10^-6/K）を得た。

得られた銅張積層板の第２のポリイミド層上に、合成例２で得たポリアミド酸Ｂの樹脂溶液を硬化後の厚みが２５μｍとなるように均一に塗布した後、１３０℃で加熱乾燥し、樹脂溶液中の溶剤を除去した。次に、１６０℃から３６０℃まで約２０℃／分の昇温速度で熱処理することでポリアミド酸をイミド化させて第１のポリイミド層を形成し、第１及び第２のポリイミド層を有するポリイミド積層体Ｉを得た。得られたポリイミド積層体Ｉにおける第１及び第２のポリイミド層での界面における剥離強度、得られた透明ポリイミドフィルム（第１のポリイミド層）の透過率、及び熱膨張係数を測定した。結果を表１に示す。

［ポリイミド積層体IIの作製］
第２のポリイミド層として厚さ１２５μｍのポリイミドフィルム（カプトンＨ、東レ・デュポン株式会社製：表面粗さRa=70nm、Tg=428℃、熱膨張係数28.5ppm/K）を使用し、この上に合成例２で得たポリアミド酸Ｂの樹脂溶液を硬化後の厚みが２５μｍとなるように均一に塗布し、その後、１３０℃で加熱乾燥することで樹脂溶液中の溶剤を除去した。次に、１６０℃から３６０℃まで約２０℃／分の昇温速度で熱処理しポリアミド酸をイミド化させて第１のポリイミド層を形成し、第１及び第２のポリイミド層を有するポリイミド積層体IIを得た。得られたポリイミド積層体IIにおける第１及び第２のポリイミド層での界面における剥離強度、得られた透明ポリイミドフィルム（第１のポリイミド層）の透過率、及び熱膨張係数を測定した。結果を表１に示す。

［ポリイミド積層体IIIの作製］
第２のポリイミド層として厚さ２５μｍのポリイミドフィルム（ユーピレックスＳ、宇部興産株式会社製：表面粗さRa=15nm、Tg=359℃、熱膨張係数12.5ppm/K）を使用し、この上に合成例３で得たポリアミド酸Ｃの樹脂溶液を硬化後の厚みが２５μｍとなるように均一に塗布し、その後、１３０℃で加熱乾燥することで樹脂溶液中の溶剤を除去した。次に、１６０℃から３６０℃まで約２０℃／分の昇温速度で熱処理しポリアミド酸をイミド化させて第１のポリイミド層を形成し、第１及び第２のポリイミド層を有するポリイミド積層体IIIを得た。得られたポリイミド積層体IIIにおける第１及び第２のポリイミド層での界面における剥離強度、得られた透明ポリイミドフィルム（第１のポリイミド層）の透過率、及び熱膨張係数を測定した。結果を表１に示す。

［ポリイミド積層体Ｉ〜IIIの分離性の評価］
製造直後のポリイミド積層体Ｉ〜IIIにつき、第１及び第２のポリイミド層の界面を利用して、各ポリイミド層を人手により分離し、分離の容易性を確認したところ、いずれの積層体についても分離されるポリイミド層にダメージを与えることなく容易に分離することができ、良好な剥離性を示した。

１ 検出電極付き基板
１０ 第１のポリイミド層
２０ 第２のポリイミド層
３１ 第１電極の配線
３２ 第２電極の配線
４１ 第１電極の外部との接続端子
４２ 第２電極の外部との接続端子
５１ 第１電極
５２ 第２電極
６１ 第１電極の配線部
６２ 第２電極の配線部
７０ タッチパネル
８０ 第１の絶縁層（層間絶縁膜）
８１ 第２の絶縁層
９０ コンタクトホール
１００ 透明接着層
２００ 透明保護板

Claims (7)

1. 支持基板の片側に入力位置検出用電極を備えた検出電極付き基板を用いて、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置上に配される静電容量結合方式の入力装置を製造する方法であって、
   前記支持基板が、入力位置検出用電極側に位置する第１のポリイミド層と、この第１のポリイミド層の背面側に位置する第２のポリイミド層とを有したポリイミド積層体からなり、
   ｉ）透明接着層を介して、表示装置上に検出電極付き基板の入力位置検出用電極側を接着させた後、又は、ii）検出電極付き基板の入力位置検出用電極側に透明保護板を貼り合せた上で、透明接着層を介して表示装置上に検出電極付き基板の支持基板側を接着させる前に、支持基板における第１のポリイミド層と第２のポリイミド層との界面を利用して、第２のポリイミド層を分離して取り除き、支持基板を薄肉化することを特徴とする入力装置の製造方法。
2. 検出電極付き基板における入力位置検出用電極が、支持基板の片側にパターニングされた透明導電膜をアニール処理して得られたものである請求項１に記載の入力装置の製造方法。
3. 第１及び第２のポリイミド層の界面での接着強度が１Ｎ／ｍ以上５００Ｎ／ｍ以下である請求項１又は２に記載の入力装置の製造方法。
4. 第１のポリイミド層が含フッ素ポリイミドからなり、４４０ｎｍから７８０ｎｍの波長領域での透過率が７０％以上である請求項１〜３のいずれかに記載の入力装置の製造方法。
5. 第１のポリイミド層の熱膨張係数が２５ｐｐｍ／Ｋ以下である請求項４に記載の入力装置の製造方法。
6. 第１及び第２のポリイミド層の界面を形成する第２のポリイミド層の表面は、表面粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下であると共に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３００℃以上の耐熱性ポリイミド面を有する請求項１〜５のいずれかに記載の入力装置の製造方法。
7. 第２のポリイミド層が、下記構造単位を有するポリイミドからなる請求項６に記載の入力装置の製造方法。
   

   

Images