JP2015197985A - 透明電極付きフィルム基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール・トゥ・ロールで搬送された透明フィルム基板に対し、フォトマスクを用いることなく、感光体と転写装置を用いてパターンを有する導電膜が形成する。【解決手段】感光体１３の表面を第１電位に一様に帯電させる帯電工程Ａと、第１電位に帯電した感光体表面の所定領域に光照射し、感光体表面に前記パターンとなる潜像画像パターンを形成する潜像工程Ｂと、感光体表面の潜在画像パターン上に、第２電位に帯電したレジストとなる帯電性粒子を供給し、帯電性粒子を感光体に静電付着させる付着工程Ｃと、感光体と転写装置により導電膜付き透明フィルム基板１の導電膜上にパターン状の帯電性粒子を転写する転写工程Ｄと、帯電性粒子を加熱しレジスト７定着を行う定着工程Ｅと、レジスト定着された導電膜付き透明フィルム基板をエッチングしてパターン形成するエッチング工程Ｆと、レジストを除去する除去工程Ｇと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、透明フィルム基板に導電膜が積層された導電膜付き基板に関し、特に、タッチパネル用の導電膜付き基板及びその製造方法に関する。

透明フィルム基板に導電膜が積層された導電膜付き基板は、タッチパネルなどのディスプレイ材料などに使用される。タッチパネルとは、表示装置と位置入力装置が組み合わせられた電子部品であり、画面上のタッチされた位置情報に基づき、機器を操作する入力装置である。位置情報検出用の電極は、上記導電膜付き基板の導電膜の一部が除去されるパターニングにより微細な配線状パターンとして形成される。

パターニングでは、通常、製造工程にフォトリソグラフィに代表される感光性レジストが用いられ、そのため、精密な位置合わせと静止状態での露光が必要である。したがい、導電膜付き基板がロールの場合は、それをカットして枚葉状態に加工し、さらにバッチ処理にてパターニングを実施しており生産性は高くないと言える。

ところで、近年、タッチパネルは大型化しており、検出用電極本数が多くなるのに伴い、検出用電極配線及び周辺配線をファインピッチ化する研究開発が進められているが、大型のパネルほど配線距離は長くなり、また、配線がファインピッチ化するほど配線幅は細く形成されなければならず、パターニングに対する高精度化の要求はさらに高まっている。また、ディスプレイの狭額縁化もタッチパネルにおける周辺配線のファインピッチ化を求めることになっている。

しかしながら、上述したように、従来のパターニングは工程数が多く、フォトレジストが高価であるなどの問題点があり、パターニングの高精度化も難しかった。

ここで、特許文献１には、既に形成されている配線パターンと電子部品とを接合するために、導電性接合材料を配線パターン上に積層させ、基体上に微細な接合パターンを形成する技術が記載されている。また、特許文献２には、メタルマスクに製造方法が記載されている。しかしながら、上記特許文献１〜２のいずれにも、ロール・トゥ・ロールで搬送される透明基板に対し、電極配線となるエッチング工程を施し、タッチパネル用の透明導電膜付きフィルム基板を製造することについては記載されていない。

特開２００１−３５８４４７号公報 特開２００３−１０７７２３号公報

そこで本発明は、パターニングやフォトレジストに関する上記問題点を解決し、ロール・トゥ・ロールで搬送された透明フィルム基板に対し、フォトマスクを用いることなく、感光体と転写装置を用いてパターンを有する導電膜が形成された導電膜付きフィルム基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の導電膜付きフィルム基板の製造方法は、ロール・トゥ・ロールで搬送される透明フィルム基板に、少なくとも感光体と転写装置を用いて、ロール・トゥ・ロールでパターンを有する導電膜が形成された導電膜付きフィルム基板の製造方法であって、前記感光体の表面を第１電位に一様に帯電させる帯電工程と、第１電位に帯電した前記感光体表面の所定領域に光照射し、前記感光体表面に前記パターンとなる潜在画像パターンを形成する潜像工程と、前記感光体表面の前記潜在画像パターン上に、第２電位に帯電したレジストとなる帯電性粒子を供給し、前記感光体に前記帯電性粒子を静電付着させる付着工程と、前記基板の表面側に前記感光体を配置すると共に、前記基板の裏面側に前記転写装置を配置し、前記基板の表面側にパターン状の前記帯電性粒子を転写する転写工程と、前記帯電性粒子を加熱しレジスト定着を行う定着工程と、前記レジスト定着された基板をエッチングしてパターン形成するエッチング工程と、前記レジストを除去する除去工程と、を含む製法である。

上記の技術により、ロール・トゥ・ロールの搬送工程において電極パターニングが同時に出来ると共に、その電極となる配線状パターンはロールのサイズ、導電膜付きフィルムの欠陥箇所に合わせて自由に配置することもでき、好ましい。そして、配線状パターンをロールのサイズに合わせて自由に配置できることから、一つのロールから効率良く多くのタッチパネルを製造することができる。

さらに、本発明の製造方法の別の形態として、品質管理工程を含むことが好ましい。品質管理工程として、貼り合わせ用アライメントマークや両面パターニング用アライメントマーク、カット用アライメントマークを作製・使用することにより、精度良くタッチパネルの作製が可能となる。また、タッチパネル用配線電極付き基板として使用可能か電気特性測定に使用するための検査用パターンを作製・測定すること工程を含むようにすると、品質の良いタッチパネル用配線電極付き基板の製造が可能となる。

本発明の製造方法によれば、タッチパネル製造工程において、配線状パターンに応じたパターニングをロール・トゥ・ロールで精度良く高速に形成することができる。

本発明の製造方法における各工程を（Ａ）〜（Ｇ）の順に示した概略断面図である。 本発明の製造方法に用いる製造装置の概略図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の製造方法における各工程を（Ａ）〜（Ｇ）の順に示したものであり、詳細は後述するが、（Ａ）は帯電工程、（Ｂ）は潜像工程、（Ｃ）は付着工程、（Ｄ）は転写工程、（Ｅ）定着工程、（Ｆ）はエッチング工程、（Ｇ）は除去工程を示している。また、図２は、本製造方法に用いる製造装置の概略図を示す。

図２に示すように、本発明に用いる製造装置は、ロール・トゥ・ロールで搬送される導電膜付き透明フィルム基板１と、導電膜付き透明フィルム基板１の裏面側に配置される転写装置１１と、導電膜付き透明フィルム基板１の表面側であり転写装置１１の反対側に配置される感光体１３と、感光体１３を帯電させる帯電化装置１５と、感光体１３に光を照射する光照射装置１７と、感光体１３にレジストとなる帯電性粒子を供給するマグロール１９と、を備えている。

ここで、感光体１３は、略円筒状の回転ドラムと、円筒状ドラムの周面全体に形成され、表面が帯電可能な光導電体で構成されている。光導電体としては、セレンや酸化亜鉛を用いることができる。感光体１３は円筒の中心を軸として回転可能である。搬送されるフィルム基板のサイズによるが、例えば、導電膜付き透明フィルム基板１の搬送方向に直交する幅方向の長さが例えば５００ｍｍの場合、感光体１３の幅は５２０ｍｍであることが好ましい。このように感光体の幅をフィルムの幅方向よりも２０ｍｍの分だけ長く設定しているのは、ロール・トゥ・ロールでフィルムを搬送する際に、フィルムが蛇行しても十分に転写可能にすると共に、レジストを転写し定着し易くするためである。

感光体１３の上部には、光導電体の表面電荷を一様に第１電位に帯電させる帯電化装置１５が設けられている。帯電化装置１５としては、タングステンワイヤーなどによるコロナ放電を用いた非接触式や、導電ローラーを用いた接触式があり、十分に帯電できれば良い。帯電化装置１５は、例えば、タングステンワイヤーを感光体１３表面から離して配置し、感光体１３の表面における所定の帯電化領域以外にはコロナイオンを飛散させないよう、アルミなどの金属でシールドして構成されているのが好ましい。このタングステンワイヤーに適切な電圧を印加して、これによって発生したイオンを感光体表面に与えることによって、感光体表面を所定の第１電位に帯電させることができる。なお、第1電位としては、プラス電荷でもマイナス電荷でも構わない。

また、感光体１３の光導電体に潜在画像パターンを潜像させるために、第１電位に帯電した光導電体表面の所定領域に光照射する光照射装置１７と、第１電位とは電荷が逆である第２電位に帯電させ、レジストとなる帯電性粒子２１を光導電体の表面に供給する帯電性粒子供給装置（マグロール）１９が配置されている。光照射装置１７は、光導電体を導電性にし、所望の帯電性粒子のパターンを得るのに十分な強度及び解像度を有するものであれば、特に限定されない。

さらに、導電膜付きフィルム基板の表面である被転写面に対する裏面側に配置された転写装置１１は、光導電体（感光体１３）の表面に付着した帯電性粒子２１からなる潜在画像パターンを導電膜付きフィルム基板に転写できる。これら、帯電化装置１５、光照射装置１７、帯電性粒子供給装置１９及び転写装置１１は、それぞれ、ＣＰＵ（演算処理装置）メモリー、記憶部を備えた制御装置に接続されている。

ロール・トゥ・ロールで供給された導電膜付きフィルム基板は、その表面が感光体１３の円筒表面に接する仮想平面と平行となるように配置されており、また、転写装置１１は感光体１３の対向する位置に配置されるのが好ましく、導電膜付きフィルム基板１に対して立てた垂線上に、光導電体の転写位置が存在し、導電膜付きフィルム基板の転写位置と光導電体の転写位置が最短距離であることがより好ましい。なお、導電膜付きフィルム基板と光導電体の転写位置は、両者の位置関係および転写装置から発生される電場を考慮して適切に決定される。

ロール・トゥ・ロールで供給されたフィルム基板１は、図２に示すように、転写装置１１と、光導電体が設けられた感光体１３との間において、矢印で示す方向に搬送され、帯電性粒子２１は光導電体からフィルム基板１上に、好ましくは一定速度で感光体１３と共に並進しながら転写される。感光体１３は、帯電工程、潜像工程、付着工程、転写工程、定着工程を順次実施できるように、矢印の方向に好ましくは一定速度で回転する。導電膜付きフィルム基板の所定位置に帯電性粒子が転写されるように、フィルム基板１の搬送速度および感光体１３の外周部における速度は等しいことが好ましい。

次に、図１を参照しながら製造方法の各工程を順に説明する。図１の（Ａ）は帯電工程、（Ｂ）は潜像工程、（Ｃ）は付着工程、（Ｄ）は転写工程、（Ｅ）定着工程、（Ｆ）はエッチング工程、（Ｇ）は除去工程を示す概略図であり、いずれも感光体の中心を上方にして示している。

図１（Ａ）及び図２に示すように、まず、帯電装置１５を用いて、感光体１３の表面に電荷を供給し、該表面を第１電位に一様に帯電させる。本実施形態では、第１電位をプラスの電位としたが、本発明はこれに限定されず、マイナスの電位としても良い。

次に、図１（Ｂ）に示すように、例えば、レーザー発生装置で構成される光照射装置１７を用い、所望のネガパターンにした上で、感光体１３に光を照射する。感光体１３の表面の光導電体は、光が照射された際に導電性になって帯電電荷を逃がす性質を有するので、光照射領域に存在していた帯電電荷は、光導電体の光が照射された部分から接地された回転ドラム（感光体１３）を通じて逃げる。他方、ポジパターンである非光照射領域に位置する光導光体は、絶縁性のまま保持されるため、非光照射領域には帯電電荷が残留する。これにより、帯電電荷からなる所望の潜在画像パターンを形成することができる。

次に、図１（Ｃ）及び図２に示すように、帯電性粒子供給装置１９を用い、第２電位に帯電した帯電性粒子を第２電位と反対の極性の第１電位に帯電した光導電体表面に供給する。帯電性粒子供給装置１９は、装置内部で帯電性粒子を帯電させることができ、帯電された帯電性粒子は磁気ブラシ法またはカスケード法などにより光導電体表面に供給され、帯電性粒子を潜在画像パターンに対応するパターンとして光導光体表面に付着させることができる。

以上のようにして、第１電位と反対極性の第２電位に帯電した帯電性粒子は、この帯電性粒子と、非光照射領域に残留した帯電電荷との静電引力により、光照射領域に付着する。これにより、帯電電荷からなる潜在画像パターンと同じパターンで、帯電性粒子からなるパターンを光導電体表面に形成することができる。

次に、図１（Ｄ）及び図２に示すように、転写装置１１を用いて、例えば、導電膜付きフィルム基板の裏面側から第２電位の電荷をコロナ放電またはローラ放電させることによって光導電体と導電膜付きフィルム基板との間に電界を発生させる。これにより誘発された静電引力によって、光導電体に付着した帯電性粒子２１は、転写位置にて導電膜付きフィルム基板１に転写される。

更に、帯電性粒子を転写する工程の後、感光体１３を回転させて、光導光体を帯電させる工程に戻り、新たな導電膜付きフィルム基板上に帯電性粒子のパターンを形成することができる。この場合、帯電工程、潜像工程、付着工程、転写工程を１サイクルとして連続的にパターンを形成させることができるので生産性が向上する。また、形成するパターンは、導電膜付きフィルム基板の長手方向及び短手方向に同一のパターンであってもよいし、別のパターンであっても良く、多品種の同時生産が可能となる。

導電膜付きフィルム基板１は、基材５と基材５上に形成されている金属酸化物３で構成されている。図１（Ｅ）及び図２に示すように、第２電位の電荷を有する帯電性粒子２１は金属酸化物３上に転写され、レジスト７となる。

その後、図１（Ｆ）に示すように、レジスト７をマスクとして、金属酸化物３をエッチングする。最後に、図１（Ｇ）に示すように、レジスト７を除去することで、基材５上にロール・トゥ・ロール工程でエッチングされた金属酸化物３を備えることができる。これらのエッチング工程をタッチパネル用透明電極付きフィルム基板に対してロール・トゥ・ロールプロセスで行うことで、電極用配線を精度良く高速に形成することができる。

従来、フォトリソグラフィ工程には、微細な配線状パターンに応じたフォトマスクを用いており、通常、静電容量方式タッチパネルには、画面上の任意位置を検出するために、パターニング済みの導電膜層が２層必要であることから、１製品に２種類のフォトマスクを用いていた。さらに、ディスプレイサイズ、形状、電極数等、デザインの異なる全ての製品毎に必要なため、膨大な数のフォトマスクが必要となっていた。また、マスク作成にも手間がかかるだけでなく、マスクを使用することによって、検査工程の増大や、マスク不良による不良率の増大など様々な問題を抱えており、さらに、これらの工程は、少量品を作る場合には必ずしも経済的ではなかった。これらの問題から、フォトマスクを用いずに直接パターニングを行う方法も考えられており、フォトレジストをレーザーでスキャンし露光する方法や、微粒子金属を塗布し直接パターニングする方法などが考えられていたが、歩留り性や価格などの点でまだまだ課題が多かった。

しかしながら本発明では、上述のように、ロール・トゥ・ロールで搬送された導電膜付き透明フィルム基板に対し、フォトマスクを用いることなく、感光体と転写装置を用いてパターンを有する導電膜を形成し、且つ、配線状パターンに応じたパターニングをロール・トゥ・ロールで実施することで、タッチパネル用の配線を精度良く高速に形成することができる。

本発明の別の形態として、上記導電膜層が可視光において透明でない金属層または透明でない金属酸化物層の場合、それら金属層または金属酸化物層の表面を酸化させて黒色に変化させても良い。また、その表面を化学処理にて粗化し黒色に変色させる黒色処理を上記エッチング工程以降に行っても良い。

また、本発明のさらに別の形態として、上記タッチパネル用配線電極付き基板の製造方法が前記電極層付きフィルム基板の品質管理工程を含むようにすることが好ましい。

上記品質管理工程の第１形態としては、上記潜像工程（Ｂ）にて、導電膜付き透明フィルム基板を貼り合わせる際に使用するアライメントマークを導電膜付き透明フィルム基板１に作製することである。この工程により、アライメントマークをそれぞれ所定の位置に備えた２枚の導電膜付き透明フィルム基板を使用することになり、その結果、導電膜付き透明フィルム基板１を精度良く貼り合わせることが出来る。本工程は上記除去工程（Ｇ）の後に行うのが好ましい。

また、上記品質管理工程の他の形態である、第２形態としては、上記潜像工程（Ｂ）にて、導電膜付き透明フィルム基板の一方の表面に両面パターニング用アライメントマークを作製し、さらに、導電膜付き透明フィルム基板１の他方の面に、アライメントマークを参照する事により、精度良く前記レジスト像をレジストパターン層として転写できる。この品質管理工程として、潜像工程（Ｂ）にて、ロールからの切断時に使用するカット用アライメントマークを作製し、前記カット用アライメントマークを使用することにより、精度良くロールからの切断が可能となる。

また、第３形態としては、上記潜像工程（Ｂ）に、パターンに加えてカット用アライメントマークを所定の位置に作製し、除去工程（Ｇ）の後に、カット用アライメントマークを参照しロールからの切断を行うカット工程を行うことである。これにより、フィルム基板をロールからカットするのが容易になる。

さらに、第４形態としては、上記品質管理工程として、潜像工程（Ｂ）にて、タッチパネル用配線電極付き基板として使用可能か電気特性測定に使用するための検査用パターンを作製することである。具体的には、導電膜付きフィルム基板に電気特性測定用の検査用パターンを作製することにより、オープンショート試験等を行い、不良防止を可能とする検査工程を行うことである。このように検査用パターンを使用することにより、品質の良いタッチパネル用配線電極付き基板の製造が可能となる。

上記品質管理工程として、潜像工程（Ｂ）にて、タッチパネル用配線電極付き基板として使用可能能の欠陥箇所にマーキングし、不良防止を行うことである。具体的には、導電膜付きフィルム基板の欠陥領域をマーキングもしくは位置情報を制御装置に入力し、前記不良領域以外にパターンを作製することにより、品質の良いタッチパネル用配線電極付き基板の製造が可能となる。

さらに、ロール・トゥ・ロールにより導電膜付き透明フィルム基板１にエッチング加工する際、予め、感光体１３をクリーニングする工程を含むことも好ましい。

本発明の製造方法によれば、作成された透明導電膜層付きフィルム基板として、導電膜層のシート抵抗が０．５Ω／□以下のものを製造することができるため、タッチパネルの大型化が可能となる。さらに、上記導電膜付きフィルム基板の透過率は９０％を超える。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
透明フィルム基板として、５０μｍのＰＥＴフィルムを用い、透明フィルム基板の片面に６．５μｍのハードコート層、他面に５．４μｍのハードコート層を形成したハードコート付き基板を使用した。なお、ハードコート層はいずれもウレタン系樹脂からなり、屈折率は１．５３であった。上記ハードコート付き透明フィルム基板をスパッタ装置内にセット後、連続して透明誘電体層としてＳｉＯｘ層、Ｎｂ_２Ｏ_５層とＳｉＯ_２層を成膜し、さらに連続して透明導電膜層としてＩＴＯ層の成膜を行った。成膜前の加熱ヒーター温度は２００℃にて実施した。

透明導電膜層を結晶化させるため加熱処理を行った。加熱処理は、１５０℃のオーブンを用いて３０分間実施した。結晶化するならば、加熱処理は連続工程とバッチ工程のどちらを用いてもよい。

その後、パターニング装置に上記導電膜付きフィルム基板をセットし、ロール・トゥ・ロール法によるパターニングを行う。

まず、感光体を透明導電膜付き基板のＩＴＯ側に配置すると共に転写装置を透明フィルム基板側に配置する。次に、感光体の表面を正電位に一様に帯電させる帯電工程を行う。次に、正電位に帯電した感光体表面の所定領域に光照射し、感光体表面にパターンとなる潜像画像パターンを形成する潜像工程を行う。次に、感光体表面の潜在画像パターン上に、負電位に帯電したレジストとなる帯電性粒子を供給し、帯電性粒子を感光体に静電付着させる付着工程を行う。次に、感光体と転写装置により導電膜付き透明フィルム基板の導電膜上にパターン状の帯電性粒子を転写する転写工程を行う。次に、帯電性粒子を加熱しレジスト定着を行う定着工程を行う。次に、レジスト定着された導電膜付き透明フィルム基板をエッチングしてパターン形成するエッチング工程を行う。最後に、レジストを除去する除去工程を行う。以上の工程を全てロール・トゥ・ロールで行うことにより、短時間且つ正確に、透明フィルム基板上にエッチングされた導電膜を備えた透明電極付きフィルム基板を製造することができる。

１ 導電膜付き透明フィルム基板
３ 金属酸化物
５ 基材
７ レジスト
１１ 転写装置
１３ 感光体
１５ 帯電化装置
１７ 光照射装置
１９ マグロール
２１ 帯電性粒子

Claims (8)

1. ロール・トゥ・ロールで搬送される導電膜付き透明フィルム基板の前記導電膜に、少なくとも感光体と転写装置を用いてロール・トゥ・ロールでパターン形成する透明電極付きフィルム基板の製造方法であって、
   前記感光体を前記導電膜側に配置すると共に前記転写装置を前記透明フィルム基板側に配置し、
   前記感光体の表面を第１電位に一様に帯電させる帯電工程と、
   第１電位に帯電した前記感光体表面の所定領域に光照射し、前記感光体表面に前記パターンとなる潜像画像パターンを形成する潜像工程と、
   前記感光体表面の前記潜在画像パターン上に、第２電位に帯電したレジストとなる帯電性粒子を供給し、前記帯電性粒子を前記感光体に静電付着させる付着工程と、
   前記感光体と前記転写装置により前記導電膜付き透明フィルム基板の前記導電膜上にパターン状の前記帯電性粒子を転写する転写工程と、
   前記帯電性粒子を加熱しレジスト定着を行う定着工程と、
   前記レジスト定着された導電膜付き透明フィルム基板をエッチングしてパターン形成するエッチング工程と、
   前記レジストを除去する除去工程と、
   を含む透明電極付きフィルム基板の製造方法。
2. 前記導電膜層には、前記エッチング工程以降の工程にて黒色処理と防錆処理のいずれかもしくは両方を行う請求項１に記載の導電膜付きフィルムの製造方法。
3. 前記導電膜付きフィルム基板の品質を管理する品質管理工程をさらに含む、請求項１又は２に記載の導電膜付きフィルム基板の製造方法。
4. 前記品質管理工程は、前記帯電工程において、前記パターンに加えて貼り合わせ用アライメントマークを所定の位置に作製し、
   前記除去工程の後に、前記貼り合わせ用アライメントマークを使用することにより、パターンが形成された導電膜付きフィルム基板上に別の導電膜付きフィルム基板を貼り合わせる工程である請求項３に記載の導電膜付きフィルム基板の製造方法。
5. 前記品質管理工程は、前記除去工程の後に、前記導電膜付きフィルム基板の一方の面に、前記パターンに加えて両面用アライメントマークを所定の位置に作製し、前記導電膜付きフィルム基板の他方の面に、前記両面用アライメントマークを参照することにより、他方の面に前記帯電性粒子からなるパターンを作製する工程である請求項３又は４に記載の導電膜付きフィルム基板の製造方法。
6. 前記品質管理工程は、前記潜像工程に、前記パターンに加えてカット用アライメントマークを所定の位置に作製し、
   前記除去工程の後に、前記カット用アライメントマークを参照しロールからの切断を行うカット工程を行う請求項３〜５のいずれかに記載の導電膜付き導電膜付きフィルム基板の製造方法。
7. 前記品質管理工程は、前記潜像工程にて検査用パターンを作製し、前記検査用パターンを使用することにより、電気特性検査を可能とする工程である請求項３〜６のいずれかに記載の導電膜付きフィルム基板の製造方法。
8. 前記品質管理工程は、前記導電膜付きフィルム基板の欠陥箇所をマーキングし、前記マーキング位置以外の箇所において潜像工程にてパターンを作製することにより、不良防止を可能とする請求項３〜７のいずれかに記載の導電膜付きフィルム基板の製造方法。
   

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