JP2015153608A - 透明電極フィルムの製造方法およびレーザー加工機 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変するようにすること等で、従来の環状オレフィン系フィルムやポリエステルフィルムなどを基材フィルムとする透明電極フィルムに対しても適用できる透明電極のパターニング方法を提供する。【解決手段】基材フィルム１０上に透明電極２０が形成された透明電極フィルムの製造方法であって、透明電極２０は透明導電膜２１にレーザー光線１を照射してパターニングされ、レーザー光線１の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて透明電極２０がパターニングされる。【選択図】図１
Description
本発明は、主として静電容量式タッチセンサに用いる透明電極フィルム及び透明電極フィルムの製造方法に関し、特にレーザーパターニングによる透明電極等の加工技術に関する。
スマートフォン等のＩＴ機器においては、これらのディスプレイに入力手段を兼ね備えるためのタッチセンサが広く用いられている。その代表的なタッチセンサは静電容量式タッチセンサであり、主として２枚の透明電極フィルムが使用され、それぞれの片面にストライプ状に透明電極が絶縁層を介して直交するように積層して構成される。そして、近年は該タッチセンサ用の透明電極フィルムとして、引用文献１に示されるようなレーザーにより透明電極をパターニングする方法が注目されている。
しかし、前記透明電極フィルムの透明電極は本質的にレーザーのエネルギー吸収率が低い。このため透明電極のパターニングに際してはレーザー強度を高くして加工を行う必要があるが、レーザー強度を高くして加工すればする程、基材フィルムがレーザーによる熱の影響を受けて損傷・変形・融解・変色等し易くなる。その結果、歪みが生じ視認性やセンシング性能の劣化が問題になる。
さらに近年は、市場におけるＬＣＤ等のディスプレイの高精細化の動向に伴い、当該ディスプレイに装着されるタッチセンサについて精密化・高精細化の要求がされている。そのためには前記透明電極を高精細で形成し、且つ、各基材フィルム毎の透明電極を互いに精度良くアライメントする必要があるが、それに伴って上記のレーザーによる熱の影響の問題はより大きくなっている。
引用文献１の発明では、ノルボルネンとエチレンからなる環状オレフィン共重合ポリマーフィルムを用い、その中でも耐熱性が高くなる共重合比率のフィルムを基材フィルムとして使用することによって上記の問題を解決しようとしているが、該基材フィルムは従来の環状オレフィン系フィルムなどに比べて成形流動性が悪くゲルが発生しやすい性質を有するため、どうしても低品質な基材フィルムにならざるを得なかった。したがって、精密化・高精細化の要求が高いハイグレードなＩＴ機器のタッチセンサ用透明電極フィルムには適用できない問題があった。
本発明は上記問題に鑑み、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変するようにすること等で、従来の環状オレフィン系フィルムやポリエステルフィルムなどを基材フィルムとする透明電極フィルムに対しても適用できる透明電極のパターニング方法を提供することを目的とする。
本発明の第一の特徴構成は、基材フィルム上に透明電極が形成された透明電極フィルムの製造方法であって、該透明電極は透明導電膜にレーザー光線を照射してパターニングされ、該レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて該透明電極がパターニングされることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法である。
本発明の第二の特徴構成は、基材フィルム上に透明電極が形成され、該透明電極の外枠額縁部に引き回し回路が形成された透明電極フィルムの製造方法であって、該引き回し回路はレーザー光線を照射してパターニングされ、該レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて該引き回し回路がパターニングされることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法である。
本発明の第三の特徴構成は、前記レーザー光線の移動速度とレーザー光線のエネルギー量とが略比例関係にあることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法である。
本発明の第四の特徴構成は、レーザー光線の加工幅半径を調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法である。
本発明の第五の特徴構成は、レーザー発振器に付随するコントローラに指令する制御値、レーザー強度スタビライザに指令する制御値、レーザー発振器と加工ノズルとの間に介在する光学系に設けた減衰器に指令する制御値のいずれかの制御値を調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法である。
本発明の第六の特徴構成は、前記透明電極フィルムの製造方法に用いるレーザー加工機であって、レーザー光線の移動手段が加工ノズルの移動またはガルバノスキャナによることを特徴とするレーザー加工機である。
本発明の第七の特徴構成は、前記透明電極フィルムの製造方法によって製造された透明電極フィルムであって、透明電極が金属酸化物からなる透明導電膜、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜、有機物からなる透明導電膜のいずれかから構成される透明電極フィルムである。
本発明の第一の特徴構成によると、本発明の透明電極フィルムの製造方法は、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて該透明電極がパターニングされることを特徴とする。したがって、パターニングの際にレーザー光線の移動速度が変化しても、基材フィルムに加わるレーザー光線のエネルギー量は適正に保つことができるので該レーザー光線による熱の影響を受けることは殆どなく、従来の基材フィルムからなる透明電極フィルムの透明電極に対してもレーザーによるパターニングが可能となる効果がある。
本発明の第二の特徴構成によると、基材フィルム上に透明電極が形成され、該透明電極の外枠額縁部に引き回し回路が形成された透明電極フィルムの製造方法であって、該引き回し回路はレーザー光線を照射してパターニングされ、該レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて該引き回し回路がパターニングされることを特徴とする。したがって、パターニングの際にレーザー光線の移動速度が変化しても、基材フィルムに加わるレーザー光線のエネルギー量は適正に保つことができるので該レーザー光線による熱の影響を受けることは殆どなく、レーザー光線による高精細な引き回し回路のパターニングが生産性よく可能となる効果がある。
本発明の第三の特徴構成によると、前記レーザー光線の移動速度とレーザー光線のエネルギー量とが略比例関係にあることを特徴とする。したがって、レーザー照射機の移動速度が遅い場合に起こりやすい基体シートの熱による破損・変形を防止でき、レーザー照射機の移動速度が速い場合に起こりやすい透明電極のパターニング不良を防止できる効果がある。
本発明の第四の特徴構成によると、本発明の透明電極フィルムの製造方法は、レーザー発振器に付随するコントローラに指令する制御値、レーザー強度スタビライザに指令する制御値、レーザー発振器と加工ノズルとの間に介在する光学系に設けた減衰器に指令する制御値のいずれかの制御値を調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じたレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする。したがって、所定の適正な制御値に設定さえされていればレーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されるので、容易にレーザーによるパターニングが可能となる効果がある。
本発明の第五の特徴構成によると、本発明の透明電極フィルムの製造方法は、レーザー光線の加工幅半径を調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じたレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする。したがって、適切なレーザー光線の加工幅半径に調節さえすれば、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されるので、容易にレーザーによるパターニングが可能となる効果がある。
本発明の第六の特徴構成によると、本発明のレーザー加工機は、前記透明電極フィルムの製造方法に用いるレーザー加工機であって、レーザー光線の移動手段が加工ノズルの移動またはガルバノスキャナによることを特徴とする。したがって、二次元方向にも移動が可能であり、かつその移動速度を精度よく制御して可変することも可能であるため、レーザー光線の移動速度とレーザー光線のエネルギー量とが略比例関係になるようにすることを容易にできる効果がある。
本発明の第七の特徴構成によると、本発明の透明電極フィルムは、本発明の透明電極フィルムは、前記透明電極フィルムの製造方法によって製造された透明電極フィルムであって、透明電極が金属酸化物からなる透明導電膜、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜、有機物からなる透明導電膜のいずれかから構成される。したがって、高精細な透明電極からなりセンシング感度の優れた透明電極フィルムが得られる効果がある。
以下、本発明に係る透明電極フィルムの製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の透明電極フィルム１００は、基材フィルム１０上に透明電極２０が形成され、該透明電極２０は透明導電膜２１にレーザー光線１を照射してパターニングされている（図１）。そして該レーザー光線１は移動速度に応じてエネルギー量が可変されていることを特徴とする（図２、図３）。
基材フィルム１０は、従来から用いられている材質のフィルムでよく、熱可塑性樹脂、熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する硬化性樹脂のほか、ガラス、セラミックス、無機材などの材質からなる。熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等のビニル系樹脂、ニトロセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシクロヘキサンテレフタレート、芳香族ポリエステル等のエステル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、これらの樹脂の共重合体樹脂、これらの樹脂の混合樹脂が挙げられる。硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。そして、これらの樹脂等は単独の材質であってもよいし、アロイや複層品であってもよい。
また、基材フィルム１０の厚みはとくに制限はなく、適宜設定するとよい。好ましい厚みは０．１５〜０．３ｍｍである。０．１５ｍｍより薄いと剛性が不足して加工がしづらくなり、０．３ｍｍより厚いと重量が重くなりかさばるからである。基材フィルム１０の製造方法としては、通常押出法、溶融押出法、カレンダー法、キャスト法などが挙げられる。
また、基材フィルム１０は直線偏光フィルムや位相差フィルムなどの偏光フィルムであってもよい。偏光フィルムの例としては、芯材のポリビニルアルコール層にヨウ素等を吸着させ、その両面にアセチルセルロース層が形成され、防汚や光漏れ抑制などの加工をしたフィルムが挙げられる。
透明電極２０は、透明導電膜２１にレーザー光線１を照射して不要な透明導電膜２１をアブレーション（レーザー光線のエネルギーを受けた膜の材料が急激に蒸発気化する現象）して形成される（図１）。透明導電膜２１としては、金属酸化物からなる透明導電膜、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜、有機物からなる透明導電膜透明導電膜などが挙げられる。
金属酸化物からなる透明導電膜２１の例としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明導電膜が挙げられる。製膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、パルススパッタ法などの種々のスパッタリング法のほか、真空蒸着法、イオンプレーティング法、鍍金法などが挙げられる。また、溶媒に溶解または分散させて液体状態にし、スプレーやディップコーティングした後に溶媒を飛散させて形成する方法でも構わない。厚みは１０〜８００ｎｍ程度とするのが好ましい。
極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜２１の例としては、銅、白金、金、銀、ニッケル等からなる金属ナノワイヤやシリコンナノワイヤ、カーボンナノチューブを含有させた透明導電膜が挙げられる。光学特性および電気特性の観点から該極細線の導体繊維の直径は０．３〜１００ｎｍ、長さは１〜１００μｍ程度の寸法の導体繊維が好ましく、バインダー中に分散・連結されて二次元ネットワークが形成される膜に形成されることによって導電性が発揮される。
極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜２１の製膜方法としては、適切なバインダーに分散させてインキ化した後、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの汎用印刷や塗装、各種コーターにより形成する方法が挙げられる。該バインダーとしてはポリエステル、ポリ塩化ビニル、アクリルなどの透明な熱可塑性樹脂、ウレタンアクリレートやエポキシなどの熱や電離放射線で硬化する透明な硬化性樹脂等が挙げられる。厚みは０．５〜２０μｍ程度とするのが好ましい。
目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜２１の例としては、銀、銅、パラジウムなどの導体金属を線幅０．５〜７μｍ程度、開口率（単位面積あたりの導体金属のパターンが形成されない比率）９０．０〜９９．９％の格子状またはハニカム状にパターン化した透明導電膜等が挙げられる。製膜方法としては、電解または無電解のメッキ法のほか、真空蒸着法や拡散転写法などにより形成する方法が挙げられる。厚みは０．５〜３０μｍ程度とするのが好ましい。
有機物からなる透明導電膜２１の例としては、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などのチオフェン系導電ポリマーやグラフェン等からなる透明導電膜が挙げられる。チオフェン系導電ポリマーからなる透明導電膜の製膜方法としては、前出の汎用印刷や塗装、各種コーターにより形成する方法が挙げられ、厚みは１〜３０μｍ程度とするのが好ましい。グラフェンからなる透明導電膜の製膜方法としては、ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などによって０．５〜１００ｎｍの薄膜で形成するのが好ましい。
また、本発明の透明電極フィルム１００には、透明電極２０の外枠額縁部に引き回し回路２５が形成されていてもよい。引き回し回路２５は、透明電極２０でセンシングした電気信号を高速で集積回路チップや外部の制御回路に伝達するための回路層であり、高速で伝達するための必要性から透明電極２０よりも高導電性の材質およびパターンで形成される。そして、この引き回し回路２５のパターニングも、前記透明電極２０のパターニングと同様にレーザー光線１を照射して不要な箇所をアブレーションする方法で行うことができる。
しかし、引き回し回路２５の回路幅は高導電性の必要性から広ければ広いほど良いが、広くすればするほど外枠額縁部の幅が広がり、結果的に外枠額縁部に囲まれた中央部のディスプレイ画面が小さくなる問題が生じる。したがって、外枠額縁部の幅を維持しつつ引き回し回路２５の回路幅を広げるために、引き回し回路２５の線間幅はできるだけ狭い高精細なパターンに仕上げる必要がある。ところが、従来のレーザーによるパターニングの方法では、生産性良くパターニングしようとすると、外枠額縁部の隅７０付近の基材フィルム１０がレーザー光線の熱の影響により変形・変色する問題が生じる。
すなわち、引き回し回路２５を生産性良くレーザーでパターニングしようとすると、Ｘ方向の外枠額縁部の辺７１では、高速でレーザー光線を移動させ、できる限りＸ方向の外枠額縁部の隅に近い箇所７２までその移動速度を維持し、該Ｘ方向の外枠額縁部の隅に近い箇所７２から外枠額縁部の隅７０までは急速にレーザー光線の移動速度を低下させ、外枠額縁部の隅７０では一旦停止し、外枠額縁部の隅７０からＹ方向の外枠額縁部の隅に近い箇所７３までは急速にレーザー光線の移動速度を上昇させ、該Ｙ方向の外枠額縁部の隅に近い箇所７３からＹ方向の外枠額縁部の辺７４は再び高速でレーザー光線を移動させるという方式を採らざるを得ない(図５)。
しかし、従来のレーザーによるパターニングでは、充分に移動速度に応じてエネルギー量が可変するように制御されていないので、レーザー光線の移動速度が急速に低下し、停止し、レーザー光線の移動速度が上昇するまでの過程において、レーザー光線の過度のエネルギー量が基材フィルム１０に加わることになる。すなわち、外枠額縁部の隅７０で最もレーザー光線の過度のエネルギー量が基材フィルム１０に加わることになり、該外枠額縁部の隅７０付近の基材フィルム１０がレーザー光線の熱の影響により変形・変色する問題が生じる。この問題は、引き回し回路２５を生産性良くかつ高精細にパターン化しようとすればするほど大きくなる。
その点、後述する本発明の図２や図３のプロファイルのようにＸ方向の外枠額縁部の隅に近い箇所７２から外枠額縁部の隅７０まではレーザー光線１の移動速度の低下に略比例してレーザー光線１のエネルギー量が低下し、該外枠額縁部の隅７０ではレーザー光線１のエネルギー量がほぼゼロとなり、該外枠額縁部の隅７０からＹ方向の外枠額縁部の隅に近い箇所７３まではレーザー光線１の移動速度の上昇に略比例してレーザー光線１のエネルギー量が増加するようにすれば、上記の問題が発生することなく引き回し回路２５を生産性良くかつ高精細にパターン化できる効果がある。
引き回し回路２５としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウムなどの導体金属回路、該導体金属を含有させた導電インキ回路などが挙げられる。導体金属回路はメッキ、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの方法で厚み０．１〜５０μｍ程度で形成するとよい。導電インキ回路は、アクリル、ウレタン、ポリエステル、セルロースなどの各種樹脂系バインダーに前記導体金属の粒子を分散させ、グラビア、オフセット、スクリーンなどの汎用の印刷手法や塗装、各種コーターによるコートなどの方法で厚み０．５〜１００μｍ程度で形成するとよい。
透明導電膜２１や引き回し回路２５の照射に適するレーザー光線１の例としては、波長１０６４ｎｍの近赤外レーザー、波長５３２ｎｍの緑色レーザー、波長３５５ｎｍの紫外レーザーなどが挙げられる。とくに、パルス発振の近赤外レーザーは高出力でかつエネルギー量を安定化させやすいため、基材フィルム１０への熱の影響を極力防ぎつつ効率的にパターン化できる点で好ましい。
なお、透明導電膜２１や引き回し回路２５が最表面ではなく、透明導電膜２１や引き回し回路２５上にオーバーコート層やオーバーコートフィルムなどが被覆形成されている場合には、オーバーコート層やオーバーコートフィルムを透過して、その下の透明導電膜２１面や引き回し回路２５面にレーザー光線のエネルギーが集中しやすくなるようにできるレーザー光線１を選択しなければならない。
レーザー光線１を照射するためのレーザー加工機５０は、原則としてレーザー発振器が発振するレーザー光線を伝搬させるための光学系と、該光学系を介して供給されるレーザー光線１を基材フィルム１０に形成された透明導電膜２１や引き回し回路２５に向けて出射させる加工ノズル５２との組み合わせからなり、加工ノズル５２の出射端から鉛直方向にレーザー光線１が出射される(図４)。各加工ノズル５２にはそれぞれ、レーザー発振器から供給される複数種類のレーザー光線１を導く複数本の光ファイバが接続されていてもよい。光学系は、光ファイバ、ミラー、レンズ等の任意の光学要素を用いて構成するとよい。
レーザー加工機５０の加工ノズル５２は、支持体に支持させた基材フィルム１０に対して、Ｘ方向（幅方向）及び／またはＹ方向（奥行方向）に沿って相対的に移動可能であるように構成される。そのようにすれば、透明導電膜２１や引き回し回路２５の任意の部位にレーザー光線１を照射することが可能となり、かつ移動速度を制御しながらレーザー光線１の移動ができるからである。具体的には、加工ノズル５２をリニアモーター台車等に搭載して運動させるようにしてもよいし、逆に、基材フィルム１０を支持する支持体にＸＹステージ等を配設して基材フィルム１０を運動させるようにしてもよい。
また、上記のような加工ノズル５２の移動はせずに、ガルバノスキャナを採用してレーザー光線１が移動するようにしてもよい。ガルバノスキャナは、該レーザー光線１を反射するミラーをサーボモータまたはステッピングモータ等により回動させるものであり、ミラーの方向を変えることでレーザー発振器から発振されたレーザー光線１の光軸を変位させることができる。レーザー光線１の光軸の照射位置を二次元で制御するためには、Ｘ軸方向に変化させるＸ軸ガルバノスキャナとＹ軸方向に変化させるＹ軸ガルバノスキャナとを両方具備するのが好ましい。
実際に、レーザー光線１をＸ方向に移動させながら照射して透明電極２１や引き回し回路２５を形成する際には、前述したようにレーザー光線１のＸ方向の移動速度は停止した状態から加速度的に速くなり、一定速度で移動した後、加速度的に遅くなって停止に至るプロファイルとなる。二次元的にはレーザー光線１のＹ方向の移動についても同様のプロファイルになる。本発明では、このレーザー光線１の移動速度に応じてレーザー光線１のエネルギー量が可変される。
レーザー光線１の移動速度に応じてレーザー光線１のエネルギー量が可変される理想的なプロファイルとしては、図２に示したように加工ノズル５２の移動速度とレーザー光線１のエネルギー量とが完全に比例関係になるようなプロファイルが挙げられる。ただし、完全にこのような比例関係になるようにすることが技術的に難しい場合は、例えば図３に示したようにレーザー光線１のエネルギー量が段階的に可変できるようにし、マクロ的にみて比例の関係に近い略比例関係になるようにするとよい。なお、本発明では該「略比例関係」を、図３に示したような各段階におけるポイントＡからＩに対して線形近似の回帰直線Ｌを引いた場合に、相関係数が０．８〜１．２の範囲にある関係と定義する。該ポイントは、少なくとも４点（すなわち、図３でいうＡからＤのポイント）があり、移動速度ゼロまたは極微動の移動速度の場合に、エネルギー量をゼロとしてもよい。
このようにレーザー光線１の移動速度とレーザー光線１のエネルギー量とが略比例関係にあるようになれば、レーザー光線１の移動速度が遅い場合に起こりやすい基体シートの熱による損傷・変形・融解・変色等を防止できるだけでなく、レーザー光線１の移動速度が速い場合に起こりやすいエネルギー量不足による透明電極２０や引き回し回路２５のパターニング不良も防止できる。その結果、非常に効率的に透明電極フィルム１００が生産できる。
上記のようなレーザー光線１の移動速度に応じてレーザー光線１のエネルギー量が可変されるプロファイルになるよう制御する方法としては、レーザー光線１の移動速度に略比例してレーザー光線１の発振周波数の可変調節する方法が挙げられる。すなわち、Ｑスイッチ法などのパルス発振レーザー加工機５０を用い、レーザー光線１の移動速度の低下に比例して、レーザー光線１の発振周波数を下げる（すなわち、周期を長くする）方法である。レーザー光線１の発振周波数の周期が長くなれば、単位時間当たりのレーザー光線１の照射回数が減少するので、間接的にレーザー光線１のエネルギー量を減少させることができる。反対に、レーザー光線１の移動速度の増加に比例して、レーザー光線１の発振周波数を上げる（すなわち、周期を短くする）ようにすれば、単位時間当たりのレーザー光線１の照射回数が増加して間接的にレーザー光線１のエネルギー量を増加させることができる。
このようなレーザー光線１の発振周波数の可変調節する方法を用いる場合、レーザー加工機５０は
一定の出力を連続して発振する連続発振のＣＷレーザー加工機ではなく、パルス状の出力を一定の周波数で発振できるパルスレーザー加工機にする必要がある。パルスレーザー加工機の例としては、直接変調法、Ｑスイッチ法、モード同期法（モードロック法）のレーザー加工機が挙げられる。
一定の出力を連続して発振する連続発振のＣＷレーザー加工機ではなく、パルス状の出力を一定の周波数で発振できるパルスレーザー加工機にする必要がある。パルスレーザー加工機の例としては、直接変調法、Ｑスイッチ法、モード同期法（モードロック法）のレーザー加工機が挙げられる。
その中でもＱスイッチ法のパルスレーザー加工機は、レーザー光線１の媒質中で十分に反転分布が起こるまで待ち一気にレーザー光線１を発振できるタイプなので、非常に大きなエネルギー量のレーザー光線１を照射することができる点で好ましい。該Ｑスイッチ法のパルスレーザー加工機を使用して、ガルバノスキャナを採用してレーザー光線１が移動させながら加工する場合、発振周波数は２ｋＨＺ〜６００ｋＨＺ程度の範囲で実施するのが好ましい。発振周波数が２ｋＨＺよりも低いとエネルギー量が不足する場合があり、発振周波数が６００ｋＨＺよりも高いとガルバノスキャナと同期した照射が難しくなるからである。
上記のレーザー加工機５０には、加工中の発振周波数を外部トリガーによって周波数変調することができる機能や、該機能と合わせて発振周波数に同期した非線形制御ができる機能を具備させた方が好ましい。従来の一般的なモーションコントローラとレーザー発振器との組合せでは、速度に同期した発振周波数の制御は可能であっても、発振周波数に同期した照射エネルギーの制御を行うのは難しいからである。なお、モーションコントローラは、レーザー光線１の走査速度に比例してレーザー発振周波数の変調信号を出力する機能と、該機能と同期してレーザー発振器の発振電流指令値を発信器へ送信できるインターフェースを具備させてもよい。また、レーザー発振器には、該モーションコントローラからの変調入力を受信して発振周波数および発振電流を変調可できる機能を具備させてもよい。
なお、上記レーザー光線１の発振周波数を可変調節する方法以外に、レーザー発振器から出射されるレーザー光線自体のエネルギー量を調節する方法もある。レーザー光線１自体のエネルギー量を調節する方法としては、レーザー発振器に付随するコントローラまたはレーザ強度スタビライザに指令する制御値（具体的には、電流値等）を調節したり、レーザー発振器と加工ノズルとの間に介在する光学系に設けたアッテネータ（減衰器）に指令する制御値（具体的には、レーザ−光線１の透過率または反射率を変えることのできる特殊膜の付いたガラス板の光軸に対する交差角度や、偏光ビームスプリッタの直前にある１／２波長板の光軸回りの回転角度等）を調節するする方法が挙げられる。
あるいは、レーザー光線１の移動速度に応じてレーザー光線１の加工幅半径を調節することによりレーザー光線１自体のエネルギー量を可変できるようにしてもよい。レーザー光線１のエネルギー分布は一般的にガウス分布になるため、レーザー光線１の焦点ビーム半径に対して加工幅半径を調節することにより該ガウス分布のピーク値は増減する。この調節を適宜行うと、前記ピーク値の対応位置を中心する焦点ビーム半径の内部において、該焦点ビーム半径よりも小さい加工幅半径の範囲に限定されるものの、レーザー光線１のエネルギー量を可変することができる。
とくに、透明電極２０のエッジ付近のパターニングにおいては、上記手段は有用である。加工幅半径を焦点ビーム半径に対して極力小さくしてレーザー光線１を照射すれば、該レーザー光線１の加工幅の外側におけるエネルギー量は十分低くなる。このため、該加工幅の外縁の箇所における熱の影響が小さくなるので、アブレーションされる透明導電膜２１の部分と透明電極２０のエッジ部分との境界線の連続性、直線性等が良好に保たれ、エッジが綺麗な透明電極２０のパターンが形成できるからである。
なお、レーザー光線１を照射するためのレーザー加工機５０には、レーザー光線の出力分布を略均一化する均一化手段や、前記均一化手段により出力分布が略均一化したレーザー光線の像を結像させる結像光学系、前記結像光学系によりレーザー光線の像が結像する位置の近傍に配置されそのレーザー光線をカットオフして被加工物に照射するための形状に整形するマスキング手段等が具備されていてもよい。
通常、レーザー発振器が発するレーザー光線の出力分布はガウシアン分布に近いが、上記のような手段等を具備すると照射されるレーザー光線１の出力分布は元のレーザー光線の不均一さが混入しなくなるため、透明電極２０や引き回し回路２５のパターン加工精度が向上するからである。なお、レーザー光線の出力分布を略均一化するにはレーザー発振器が発するレーザー光線の出力分布を計測する必要があり、その計測にはＣＣＤセンサ、フォトダイオードセンサ、感熱式パワーセンサなどを用いるとよい。
また、レーザー加工機５０には、被増幅光線のパワー及び出力モード品質を簡便に調整するためのレーザー増幅器が備えられておいてもよい。レーザー増幅器には、一方の端面から被増幅光線の入射を受け他方の端面からこれを出射する固体の利得媒質や、利得媒質に励起光線を照射して被増幅光線を増幅させる励起光源、利得媒質と励起光源との間に介在し励起光線を通過させる回転操作可能な１／２波長板などが備えられる。該レーザー増幅器では、１／２波長板の回転操作を通じて、利得媒質に照射される励起光線の偏光方向、ひいては励起光線の吸収の度合いを簡単に増減させることができる。これにより、利得媒質の熱歪みを抑制して被増幅光線の出力モード品質を担保しつつ、被増幅光線のエネルギーを必要十分な大きさまで高めることが容易となる。
また、レーザー加工機５０には、複数本の加工ノズルの移動を制御する移動機構制御コントローラや、各加工ノズルからのレーザー光線１の出射を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御するための専用の加工ノズル制御コントローラが具備されていてもよい。複数のコントローラによって制御することにより、安定したパルス発振からなるレーザー光線１を照射できるからである。その結果、遮蔽マスクを用いずとも複雑なパターンを好適に形成することができる。
上記加工ノズル制御コントローラには、リニアスケールから出力される信号を移動機構制御コントローラを介さず直接に受信する位置信号受信部や、加工ノズル５２の加工対象物に対する相対位置と各加工ノズル毎のレーザー光線の出射のＯＮ／ＯＦＦとの関係を規定する情報を記憶するパターン情報記憶部、位置信号受信部で受信した信号に基づき、パターン情報記憶部に記憶している情報に対応して各加工ノズル５２からのレーザー光線１の出射を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御する照射制御部などが備えられていてもよい。
また、レーザ加工機５０にはレーザー加工時に基材フィルム１０を動かないよう保定する保定機構や、基材フィルム１０を下方から支持しながらレーザー加工時に固定の基材フィルム１０及び架台に対してピッチ送り方向に相対移動しレーザー光軸との干渉を回避可能とする支持機構が具備されていてもよい。そして支持機構には、走行方向に沿って延伸する複数の走行方向開口と、ピッチ送り方向に沿って延伸するピッチ送り方向開口とを設けておくとよい。
１ レーザー光線
１０ 基材フィルム
２０ 透明電極
２１ 透明導電膜
２５ 引き回し回路
５０ レーザー加工機
５２ 加工ノズル
７０ 外額縁部の四隅
７１ Ｘ方向の外枠額縁部の辺
７２ Ｘ方向の外枠額縁部の四隅に近い箇所
７３ Ｙ方向の外枠額縁部の四隅に近い箇所
７４ Ｙ方向の外枠額縁部の辺
１００ 透明電極フィルム
１０ 基材フィルム
２０ 透明電極
２１ 透明導電膜
２５ 引き回し回路
５０ レーザー加工機
５２ 加工ノズル
７０ 外額縁部の四隅
７１ Ｘ方向の外枠額縁部の辺
７２ Ｘ方向の外枠額縁部の四隅に近い箇所
７３ Ｙ方向の外枠額縁部の四隅に近い箇所
７４ Ｙ方向の外枠額縁部の辺
１００ 透明電極フィルム
Claims (8)
- 基材フィルム上に透明電極が形成された透明電極フィルムの製造方法であって、該透明電極は透明導電膜にレーザー光線を照射してパターニングされ、該レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて該透明電極がパターニングされることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法。
- 基材フィルム上に透明電極が形成され、該透明電極の外枠額縁部に引き回し回路が形成された透明電極フィルムの製造方法であって、該引き回し回路はレーザー光線を照射してパターニングされ、該レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されて該引き回し回路がパターニングされることを特徴とする透明電極フィルムの製造方法。
- 前記レーザー光線の移動速度とレーザー光線のエネルギー量とが略比例関係にあることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の透明電極フィルムの製造方法。
- パルス発振レーザー加工機を用い、レーザー光線の移動速度に略比例してレーザー光線１の発振周波数を可変調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の透明電極フィルムの製造方法。
- レーザー発振器に付随するコントローラに指令する制御値、レーザー強度スタビライザに指令する制御値、レーザー発振器と加工ノズルとの間に介在する光学系に設けた減衰器に指令する制御値のいずれかの制御値を調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の透明電極フィルムの製造方法。
- レーザー光線の加工幅半径を調節することにより、レーザー光線の移動速度に応じてレーザー光線のエネルギー量が可変されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の透明電極フィルムの製造方法。
- 前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の透明電極フィルムの製造方法に用いるレーザー加工機であって、レーザー光線の移動手段が加工ノズルの移動またはガルバノスキャナによることを特徴とするレーザー加工機。
- 前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の透明電極フィルムの製造方法によって製造された透明電極フィルムであって、透明電極が金属酸化物からなる透明導電膜、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜、有機物からなる透明導電膜のいずれかから構成される透明電極フィルム。
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