JP2018086652A - 機能性膜のパターニング方法、電子デバイスの製造方法、透明導電性フィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】機能性材料を含む低粘度の液体を、印刷法を用いて高精細にパターニングする、機能性膜のパターニング方法の提供。
【解決手段】基材１０上に機能性膜２０を形成する機能性膜２０のパターニング方法であって、基材１０上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部３０を形成する第一工程Ｓ１と、基材１０上におけるネガパターン形成部３０で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、ネガパターン形成部３０の高さよりも低い高さのポジパターン部２０を形成する第二工程Ｓ２とを備えて成る、機能性膜のパターニング方法。
【選択図】図２
【解決手段】基材１０上に機能性膜２０を形成する機能性膜２０のパターニング方法であって、基材１０上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部３０を形成する第一工程Ｓ１と、基材１０上におけるネガパターン形成部３０で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、ネガパターン形成部３０の高さよりも低い高さのポジパターン部２０を形成する第二工程Ｓ２とを備えて成る、機能性膜のパターニング方法。
【選択図】図２
Description
本発明は、基材上に高精細なパターンの機能性膜を形成する機能性膜のパターニング方法、その方法を適用した電子デバイスの製造方法、その製造方法により製造される透明導電性フィルムに関する。
各種電子部品に用いられる導電回路としての精細なパターンの導電膜を形成する導電膜のパターニング方法としては、エッチング法が知られている。エッチング法は、基材上に金属膜を精細にパターニングすることができる方法であり、金属膜が形成された基材上にフォトリソグラフィーによってパターン化されたレジスト膜を形成した後に、不要な金属膜を化学的あるいは電気化学的に溶解除去し、最後にレジスト膜を除去することにより、導電回路としての精細なパターンの導電膜を形成する方法である。
エッチング法によって精細なパターンの導電膜を形成して製造するものとして、例えば、電子部品のタッチパネルや電子ペーパーなどに使用される透明導電性フィルムがある。透明導電性フィルムは、精密な導電回路として高精細なパターンの導電膜を有する透明フィルムであり、タッチパネル等に使用される透明導電性フィルムにおける導電膜としては、電気抵抗ができるだけ低くかつ全光線透過率（透明性）が高いことが望まれている。
透明導電性フィルムにおける導電膜（導電回路）を形成する透明導電材料には、一般的にＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）が採用されている。ＩＴＯを使用した透明導電性フィルムであるＩＴＯフィルムは、真空蒸着またはスパッタによって基材上に金属膜としてのＩＴＯ層を形成し、前述したエッチング法によって当該ＩＴＯ層をパターニングすることにより製造される。
しかし、ＩＴＯの薄膜生成には過度の費用が掛かることに加え、ＩＴＯは、表面電気抵抗が高いので、表面電気抵抗を抑えるためにＩＴＯ層を厚く形成しなければならない一方で、ＩＴＯ層を厚く形成することにより透明導電性フィルムとしての透明性が低下してしまうという問題がある。そして、ＩＴＯ層を薄く形成するためには、過度な費用が掛かるうえに、大面積にＩＴＯをコートする場合には、面抵抗の変化が大きく、ディスプレイの輝度および発光効率が減少してしまうので、大面積のＩＴＯフィルムを製造し難いという欠点がある。更に、ＩＴＯの主原料であるインジウムはレアメタルであり、ディスプレイ市場が拡張されるにつれて急速に枯渇している。
以上のような、エッチング法における量産性の問題およびＩＴＯフィルムの製造上あるいは特性上の問題を解決するために、ＩＴＯフィルムにとって代わる透明導電性フィルムを提供する試みがなされている。
ＩＴＯフィルムにとって代わる透明導電性フィルムとしては、例えば、カーボンナノチューブや金属ナノワイヤを用いた透明導電性フィルムがあり、当該透明導電性フィルムの製造方法としては、例えば、特許文献１に記載の製造方法がある。この製造方法は、金属プレート上にカーボンナノチューブや金属ナノワイヤなどの導電性繊維を含む導電性液体を従来公知の塗布法や印刷法によって塗布し、金属プレート上の導電性繊維層を熱処理して、熱処理された金属プレート上の導電性繊維層を透明フィルム基材上に転写するというものである。この製造方法によれば、低コストで軽量且つ柔軟性に富む透明導電性フィルムを製造することができる。
しかし、タッチパネル等に使用される透明導電性フィルムとしては、高精細にパターニングされた導電回路が要求されており、引用文献１に記載の製造方法では導電性繊維層を高精細にパターニングすることは難しい。これは、透明導電性フィルムとしての高い透明性を得るためには、導電膜としてのカーボンナノチューブや金属ナノワイヤなどの導電性繊維を疎（低密度）にする必要があり、そうすると導電性液体は水のように低い粘度となってしまうので、従来公知の塗布法や印刷法では高精細にパターニングすることが困難となるからである。
機能性膜を高精細にパターニングする技術は、タッチパネルの他にも薄膜トランジスタ、有機ＥＬディスプレイ、太陽電池、電子ペーパーなどの電子デバイスにも応用され、さらに次世代のエレクトロニクス分野、バイオテクノロジー分野、オプトロニクス分野にも応用が期待されており、このような応用技術においても機能性材料を含む低粘度の液体を高精細にパターニングする際には上述した問題が生じることとなる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、機能性材料を含む低粘度の液体を、印刷法を用いて高精細にパターニングすることができるようにすることを目的とする。
上記課題を解決する第一の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、基材上に機能性膜を形成する機能性膜のターニング方法であって、前記基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部を形成する第一工程と、前記基材上における前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を形成する第二工程とを備えたことを特徴とする。
上記課題を解決する第二の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第一の発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記高粘度液体の印刷を、グラビア印刷法によって行い、前記機能性材料を含む低粘度の液体の塗布を、コーティング法または印刷法によって行うことを特徴とする。
上記課題を解決する第三の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第一または第二の発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記機能性材料を含む低粘度の液体として、導電性液体を用いて、前記基材上に導電膜を形成することを特徴とする。
上記課題を解決する第四の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第三の発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記第二工程の後に、前記基材上に形成された前記ネガパターン形成部を除去する第三工程を備えたことを特徴とする。
上記課題を解決する第五の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第三の発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記高粘度液体が絶縁材料であることを特徴とする。
上記課題を解決する第六の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第三から第五のいずれか一つの発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記導電性液体が導電性繊維または導電性ポリマーを含むことを特徴とする。
上記課題を解決する第七の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第三から第六のいずれか一つの発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記基材は透明性を有する透明フィルムであり、前記導電性液体は透明性を有する液体であることを特徴とする。
上記課題を解決する第八の発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第一から第七のいずれか一つの発明に係る機能性膜のパターニング方法において、前記ネガパターン形成部を、前記ポジパターン部よりも細い画線で形成し、前記ポジパターン部を、前記ネガパターン形成部よりも広い面積で形成することを特徴とする。
上記課題を解決する第九の発明に係る電子デバイスの製造方法は、基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部を形成する第一工程と、前記基材上における前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を形成する第二工程とを備えたことを特徴とする。
上記課題を解決する第十の発明に係る電子デバイスの製造方法は、第九の発明に係る電子デバイスの製造方法において、前記高粘度液体の印刷を、グラビア印刷法によって行い、前記機能性材料を含む低粘度の液体を、コーティング法または印刷法によって行うことを特徴とする。
上記課題を解決する第十一の発明に係る電子デバイスの製造方法は、第九または第十の発明に係る電子デバイスの製造方法において、前記基材として透明フィルム基材を用い、前記機能性材料を含む低粘度の液体として導電性液体を用いて、透明導電性フィルムを製造することを特徴とする。
上記課題を解決する第十二の発明に係る電子デバイスの製造方法は、第九から第十一のいずれか一つの発明に係る電子デバイスの製造方法において、前記ネガパターン形成部を、前記ポジパターン部よりも細い画線で形成し、前記ポジパターン部を、前記ネガパターン形成部よりも広い面積で形成することを特徴とする。
上記課題を解決する第十三の発明に係る透明導電性フィルムは、透明フィルム基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体がグラビア印刷法によって印刷されることにより形成されたネガパターン形成部と、前記透明フィルム基材上における前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に低粘度の導電性液体がコーティング法または印刷法によって塗布されることにより形成され、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部とを有することを特徴とする。
上記課題を解決する第十四の発明に係る透明導電性フィルムは、パターンの範囲に高粘度液体がグラビア印刷法によって印刷されることによりネガパターン形成部が形成された透明フィルム基材上において、前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に低粘度の導電性液体がコーティング法または印刷法によって塗布されることにより形成され、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を有し、前記ネガパターン形成部が除去されてなることを特徴とする。
上記課題を解決する第十五の発明に係る透明導電性フィルムは、第十三または第十四の発明に係る透明導電性フィルムにおいて、前記ネガパターン形成部が、前記ポジパターン部よりも細い画線で形成されたものであり、前記ポジパターン部が、前記ネガパターン形成部よりも広い面積で形成されたものであることを特徴とする。
第一の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部を形成する第一工程と、基材上におけるネガパターン形成部で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を形成する第二工程とを備えたことにより、機能性材料を含む低粘度の液体を高精細にパターニングすることができ、高精細なポジパターン部すなわち高精細なパターンの機能性膜を形成することができる。
第二の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、高粘度液体の印刷をグラビア印刷法によって行い、機能性材料を含む低粘度の液体の塗布をコーティング法または印刷法によって行うことにより、高精細なパターンの機能性膜を効率良く形成することができる。
第三の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、機能性材料を含む低粘度の液体として導電性液体を用いることにより、導電性液体を高精細にパターニングすることができ、高精細なポジパターン部すなわち高精細なパターンの機能性膜としての導電膜を形成することができる。
第四の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、第二工程の後に基材上に形成されたネガパターン形成部を除去する第三工程を備えたことにより、確実に絶縁領域としてのネガパターン部を確保し、高精細なパターンの機能性膜としての導電膜を形成することができる。
第五の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、高粘度液体を絶縁材料とすることにより、高粘度液体を印刷することにより形成されたネガパターン形成部を除去することなく、高精細なパターンの機能性膜としての導電膜を形成することができる。
第六の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、導電性液体を導電性繊維または導電性ポリマーを含むものとすることにより、形成されるポジパターン部すなわち機能性膜としての導電膜の導電率を確保すると共に、形成される導電膜の膜厚を薄くすることができる。なお、導電膜を薄く形成することにより、導電膜の透明性を向上させることができる。
第七の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、基材を透明性を有する透明フィルムとし、導電性液体を透明を有する液体とすることにより、高精細なパターンの機能性膜としての導電膜を有する透明導電性フィルムを製造することができる。
第八の発明に係る機能性膜のパターニング方法によれば、ネガパターン形成部をポジパターン部よりも細い画線で形成し、ポジパターン部をネガパターン形成部よりも広い面積で形成することにより、高精細なパターンの機能性膜としての導電膜を有する透明導電性フィルムを製造することができる。
第九の発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部を形成する第一工程と、基材上におけるネガパターン形成部で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を形成する第二工程とを備えたことにより、機能性材料を含む低粘度の液体を高精細にパターニングすることができ、高精細なポジパターン部すなわち高精細なパターンの機能性膜を有する電子デバイスを製造することができる。
第十の発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、高粘度液体の印刷をグラビア印刷法によって行い、機能性材料を含む低粘度の液体の塗布をコーティング法または印刷法によって行うことにより、高精細なパターンの機能性膜を有する電子デバイスを製造することができると共に、電子デバイスの量産性を向上させることができる。
第十一の発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、基材として透明フィルム基材を用い、機能性材料を含む低粘度の液体として導電性液体を用いることにより、導電性液体を透明フィルム基材上に高精細にパターニングすることができ、透明フィルム基材上に高精細なポジパターン部すなわち高精細なパターンの機能性膜としての導電膜を形成することができるので、低粘度の導電性液体を高精細にパターニングした高精細なポジパターン部を有する透明フィルム基材、すなわち、高精細なパターンの導電膜を有する透明導電性フィルムを製造することができる。
第十二の発明に係る電子デバイスの製造方法によれば、ネガパターン形成部をポジパターン部よりも細い画線で形成し、ポジパターン部をネガパターン形成部よりも広い面積で形成することにより、高精細なパターンの導電膜を有する透明導電性フィルムを製造することができる。
第十三の発明に係る透明導電性フィルムによれば、透明フィルム基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体をグラビア印刷法によって印刷することにより形成されたネガパターン形成部と、透明フィルム基材上におけるネガパターン形成部で仕切られた範囲に低粘度の導電性液体をコーティング法または印刷法によって塗布することにより形成され、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部とを有することにより、高精細なポジパターン部を有し、導電膜の膜厚が薄くて均一であり、量産性の高い透明導電性フィルムとすることができる。
第十四の発明に係る透明導電性フィルムによれば、パターンの範囲に高粘度液体がグラビア印刷法によって印刷されることによりネガパターン形成部が形成された透明フィルム基材上において、前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に低粘度の導電性液体がコーティング法または印刷法によって塗布されることにより形成され、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を有し、ネガパターン形成部が除去されてなることにより、透明導電性フィルムにおけるネガパターン形成部は確実に非導電範囲すなわち絶縁領域としてのネガパターン部となるので、高精細なパターン部を有し、導電膜の膜厚が薄くて均一であり、量産性の高い透明導電性フィルムとすることができる。
第十五の発明に係る透明導電性フィルムによれば、ネガパターン形成部をポジパターン部よりも細い画線で形成されたものとし、ポジパターン部をネガパターン形成部よりも広い面積で形成されたものとすることにより、高精細なパターン部を有し、導電膜の膜厚が薄くて均一であり、量産性の高い透明導電性フィルムとすることができる。
以下に、本発明に係る機能性膜のパターニング方法の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例は、本発明に係る機能性膜のパターニング方法を、透明フィルムに導電膜を高精細にパターニングした電子デバイスの製造方法に適用したものである。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることは言うまでもない。
本実施例に係る機能性膜のパターニング方法は、印刷法を用いて透明フィルムに高精細な導電膜をパターニングする方法であり、その方法を電子デバイスの製造方法に適用して高精細な導電膜の透明導電性フィルムを得る。
まず、本実施例において製造される電子デバイスとしての透明導電性フィルムについて、以下に説明する。
図２に示すように、本実施例で得られる透明導電性フィルム１は、基材としての透明性を有する透明フィルム１０上に、約４［ｍｍ］角の機能性膜としての導電膜２０を約２０［μｍ］の隙間を空けて連続するように高精細にパターニングしたものであり、透明フィルム１０の原料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を採用し、導電膜２０の主原料としては、銀ナノワイヤを採用している。
本発明における基材は、本実施例のようにＰＥＴを原料とするものに限定されず、製品として要求される透明度や剛性率などの特性に合わせて種々の原料を適宜選択することができる。例えば、本発明における基材として、ＰＥＴ以外のポリエステル類、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、環状オレフィン系樹脂などのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などを原料とするフィルム状物を採用しても良い。
また、本発明における機能性材料を含む低粘度の液体は、本実施例の銀ナノワイヤを主原料とするものに限定されず、製品として要求される導電率などの機能性に合わせて種々の原料を適宜選択することができる。例えば、本発明における機能性膜を、銀ナノワイヤ以外の金属ナノワイヤ、金属ナノロッド、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー（ＩＣＰ）などを主原料とする導電膜としても良い。なお、上記導電膜の金属ナノワイヤおよび金属ナノロッドにおける金属元素としては、例えば、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｉｎ，Ｆｅ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｓｎ，Ｔｉ等が挙げられ、本実施例のような透明導電性フィルムの導電膜としては、導電率の高い金属元素が好ましく、前記金属元素の中では、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ，Ｃｏが好ましい。また、導電性ポリマーとしては、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などが挙げられる。
透明フィルム１０上に導電膜２０を高精細にパターニングする際に、透明導電性フィルム１としての高い透明性を得るために、導電膜２０の主原料である銀ナノワイヤを疎（低密度）にすると、低密度の銀ナノワイヤを含む導電膜形成材２０ａ（図５Ｂ参照）が水と同等の粘度である約１［ｍＰａ・ｓ］から１０００［ｍＰａ・ｓ］の低い粘度となるので、従来の透明導電性フィルムの製造方法（例えば、特許文献１に記載の透明導電性フィルムの製造方法）では、高精細なパターンの導電膜を形成することができない。
そこで、機能性材料を含む低粘度の液体すなわち低粘度の導電膜形成材２０ａを、印刷法を用いて高精細にパターニングすることができるようにしたのが本願発明であり、本実施例に係る機能性膜のパターニング方法は、図１に示すように、ステップＳ１のマスク部形成工程、ステップＳ２の導電膜形成工程、ステップＳ３のマスク部除去工程を備えている。以下に、各工程について詳細に説明する。
まず、機能性膜のパターニング方法における第一工程であるマスク部形成工程（図１におけるステップＳ１）について説明する。
マスク部形成工程は、透明フィルム１０上における導電膜２０を形成しない非導電範囲３０に（図２参照）、８０００〜３００００［ｍＰａ・ｓ］の粘度を有するネガパターン形成材としてのマスク部形成材４０ａから成るネガパターン形成部としてのマスク部４０を形成する工程である（図５Ａ参照）。本工程においてマスク部４０を形成することにより、後述する後工程において、透明フィルム１０上に導電膜２０を形成する際、すなわち、基材１０上に低粘度の透明性を有する導電性液体である導電膜形成材２０ａを塗布する際に、導電膜形成材２０ａを非導電範囲３０には塗布せず、マスク部４０以外の範囲である導電範囲５０にのみ塗布することが可能となる（図５Ｂ参照）。
図３に示すように、マスク部形成工程に用いるマスク部形成装置６０は、透明フィルム１０を載置するテーブル７０と、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０の印刷面（マスク部４０を形成する面）に沿って（図３における左右方向に）移動自在に保持され、印刷法によって透明フィルム１０上にマスク部形成材４０ａを印刷するためのグラビアオフセット印刷装置８０とを備えている。ここで、グラビアオフセット印刷装置８０は、図示しない移動手段によって、テーブル７０に対して一方側（図３における右側）から他方側（図３における左側）へ移動することにより、透明フィルム１０上にマスク形成材４０ａの印刷を施す。なお、図３において、８０（ａ）は、印刷する前のグラビアオフセット印刷装置８０を示し、８０（ｂ）は、印刷中のグラビアオフセット印刷装置８０を示し、８０（ｃ）は、印刷した後のグラビアオフセット印刷装置８０を示している。
グラビアオフセット印刷装置８０は、テーブル７０の上側に配設され、前記非導電範囲３０（図２参照）に対応する図示しない凹部が形成されたグラビア版胴９０と、グラビア版胴９０と当接すると共にテーブル７０上の透明フィルム１０に当接するブランケット胴１００とを備えて成る。グラビア版胴９０には、高粘度のマスク部形成材４０ａ（高粘度液体）をグラビア版胴９０へ供給するマスク部形成材供給装置１１０と、マスク部形成材供給装置１１０から供給されたグラビア版胴９０上の余分なマスク部形成材４０ａを掻き取るドクターブレード１２０とが設けられている。
マスク部形成材供給装置１１０に貯えられたマスク部形成材４０ａは、回転するグラビア版胴９０に供給され、ドクターブレード１２０によってグラビア版胴９０の図示しない凹部以外に供給された余剰分が掻き取られた後に、グラビア版胴９０からブランケット胴１００を介してテーブル７０上に載せられた透明フィルム１０上に転写される。このとき、透明フィルム１０が載置されるテーブル７０の設置位置を固定し、グラビアオフセット印刷装置８０を図示しない移動手段によって透明フィルム１０の印刷面に沿って移動させると共に（図３における８０（ａ）→８０（ｂ）→８０（ｃ））、当該グラビアオフセット印刷装置８０の移動速度と同じ周速でグラビアオフセット印刷装置８０のブランケット胴１００を回転させることにより、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０に印刷を施すようにしている。透明フィルム１０上に転写されたマスク部形成材４０ａは、別途設けられた図示しない乾燥装置の熱によって乾燥され、導電膜２０を形成する導電膜形成材２０aを塗布するためのマスク部４０となる。
本実施例では、透明フィルム１０を載置するテーブル７０の設置位置を固定し、グラビアオフセット印刷装置８０を透明フィルム１０の印刷面に沿って移動させると共に、当該グラビアオフセット印刷装置８０の移動速度と同じ周速でグラビアオフセット印刷装置８０のブランケット胴１００を回転させることにより、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０に印刷を施すようにしているが、本発明におけるグラビア印刷法はこれに限定されず、グラビアオフセット印刷装置８０を固定し、透明フィルム１０を載置するテーブル７０を移動させると共に、当該テーブル７０の移動速度と同じ周速でグラビアオフセット印刷装置８０のブランケット胴１００を回転させることにより、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０に印刷を施すようにしても良い。更に、グラビアオフセット印刷装置８０およびテーブル７０の両方を移動させることにより、透明フィルム１０に印刷を施すようにしても良い。
また、本発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第一工程における高粘度液体の印刷として、グラビア印刷法を採用することが最適である。グラビア印刷法には、本実施例のようにブランケット胴１００を介するグラビアオフセット印刷や、ブランケット胴１００を介さないグラビア印刷があり、何れも微細線の印刷を可能とする印刷法である。また、本発明に係る機能性膜のパターニング方法は、第一工程における高粘度液体の印刷として、グラビア印刷法以外に、スクリーン印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、凸版印刷法などを採用しても良い。低粘度の導電膜形成材２０ａを高精細にパターニングするために、高粘度のマスク部形成材４０ａを印刷して微細線のマスク部４０を形成することを考慮すると、凹版印刷法を採用することが好ましく、特にグラビア印刷法を採用することが好ましい。
また、本発明に係る機能性膜のパターニング方法における高粘度液体は、本実施例のように乾燥装置の熱によって乾燥されるものに限定されず、例えば、紫外線（ＵＶ）を照射されることによって固化するものとしても良い。また、高粘度液体として速乾性を有するものを採用することにより、高粘度液体の乾燥工程（固化工程）を省略することもできる。
前述したマスク部形成材４０ａの材質を表す「高粘度」とは、印刷法によって透明フィルム１０（基材）上に微細線を印刷することが可能な粘度をいい、本実施例のようなグラビア印刷法におけるマスク部形成材４０ａとして好ましい「高粘度」は、具体的には８０００〜３００００［ｍＰａ・ｓ］程度の粘度である。これにより、本実施例におけるマスク部形成材４０ａを、グラビア印刷装置８０によって、透明フィルム１０上の高精細なパターンの非導電範囲３０、すなわち、１０〜３０［μｍ］幅の画線（本実施例では、図２に示す２０［μｍ］の画線）で印刷することができると共に、印刷された当該形状（１０〜３０［μｍ］幅の画線）を維持することができる。つまり、透明フィルム１０上に印刷されたマスク部形成材４０ａから成る画線は崩れることなく、歪みや断線を生じることもない。なお、本実施例においては、導電膜２０の膜厚は１［μｍ］以下であり、マスク部４０の高さ（厚さ）は２〜３［μｍ］で形成するものとする。
また、導電膜形成材２０ａの材質を表す「低粘度」とは、透明導電性フィルム１として必要とされる高い透明性を得るために、導電膜２０すなわち導電膜形成材２０ａに含まれる銀ナノワイヤを疎（低密度）の状態にした場合における導電膜形成材２０aの粘度をいい、この粘度は、通常の印刷法によって透明フィルム１０（基材）上に印刷された際の形状を維持できない程度に低い粘度であり、水と同等の粘度である約１［ｍＰａ・ｓ］から１０００［ｍＰａ・ｓ］の粘度である。本実施例における導電膜形成材２０ａは、後述する第二工程において、透明フィルム１０上の高精細なパターンの非導電範囲３０、すなわち、マスク部４０によって仕切られた範囲以外に塗布されることになるので、導電膜形成材２０ａが前述したように「低粘度」であっても、導電膜形成材２０ａを高精細にパターニングし、高精細なパターンの導電膜２０（図２参照）を形成することができる。
このように、導電膜形成材２０ａを低粘度とすることにより、形成する導電膜２０の膜厚の均一性を向上させることができる。導電膜２０の膜厚均一性を考慮すると、導電膜形成材２０ａを１〜５００［ｍＰａ・ｓ］程度の粘度とすることが好ましい。
なお、マスク部４０が形成されていない場合には、導電膜形成材２０ａは、前述した程度に低い粘度であるので、塗布された際の形状すなわち高精細なパターンの形状を維持することができない。つまり、透明フィルム１０上に高精細なパターンの導電膜２０を形成することができない。
次に、機能性膜のパターニング方法における第二工程である機能性膜形成工程としての導電膜形成工程（図１におけるステップＳ２）について説明する。
導電膜形成工程は、図５Ｂに示すように、マスク部形成材４０ａが形成されていない導電範囲５０（図２参照）に、低粘度の機能性材料を含む液体としての導電膜形成材２０ａを塗布して導電膜２０を形成する工程である。前述したマスク部形成工程において透明フィルム１０上にマスク部４０を形成してあるので、透明フィルム１０上に導電膜形成材２０ａを塗布すると、導電膜形成材２０ａはマスク部４０が形成された非導電範囲３０に塗布されずに、マスク部４０以外の範囲である高精細なパターンの導電範囲５０にのみ塗布される。
導電膜形成工程に用いる導電膜形成装置１３０は、図４に示すように、透明フィルム１０を載置するテーブル７０と、テーブル７０上の透明フィルム１０に対して導電膜形成材２０ａをコーティング法によって塗布するためのコーティング装置１４０とを備えている。
コーティング装置１４０は、テーブル７０の上側に配設され、導電膜形成材２０ａを貯留するタンク１５０と、当該タンク１５０内の導電膜形成材２０ａを吸上げて下流へ送る送液ポンプ１６０と、送液ポンプ１６０によって送られる導電膜形成材２０ａの流量（塗出量）を調整する塗布バルブ１７０と、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０に近接して導電膜形成材２０aを塗布するスリットダイ１８０とを備えて成る。
タンク１５０内に貯えられた導電膜形成材２０ａは、送液ポンプ１６０と塗布バルブ１７０が連動して動くことによりスリットダイ１８０の先端部１８１に設けたスリット部（図示せず）より塗出され、スリットダイ１８０が導電膜形成材２０ａの塗出と連動してテーブル７０上に載置された透明フィルム１０の上を透明フィルム１０の塗布面に沿って（図４における左右方向に）移動することにより透明フィルム１０の表面に導電膜形成材２０aが塗布される。このとき、図５Ｂに示すように、導電膜形成材２０ａは、透明フィルム１０上におけるマスク部４０で仕切られた範囲、すなわち、マスク部４０以外の範囲である導電範囲５０に塗布される。透明フィルム１０上に塗布された導電膜形成材２０ａは、別途設けられた図示しない乾燥装置の熱によって乾燥され、導電膜２０となる。
本実施例では、図４に示すように、コーティング装置１４０における透明フィルム１０を載置するテーブル７０の設置位置を固定し、スリットダイ１８０の先端部１８１より導電膜形成材２０ａを塗出させると共に、スリットダイ１８０を透明フィルム１０の塗布面に沿って移動させることにより、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０にコーティングを施すようにしているが、本発明における機能性材料を含む低粘度の液体の塗布はこれに限定されず、スリットダイ１８０を固定し、透明フィルム１０を載置するテーブル７０を移動させることにより、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０に導電膜形成材２０ａの塗布を施すようにしても良い。更に、コーティング装置１４０およびテーブル７０の両方を移動させることにより、機能性材料を含む低粘度の液体の塗布を施すようにしても良い。
なお、透明フィルム１０上に形成する導電膜２０の膜厚は、送液ポンプ１６０による送液量、塗布バルブ１７０によって調整される流量、スリットダイ１８０の先端部１８１におけるスリット部の幅等によって調整することができる。
また、本実施例では、第二工程における機能性材料を含む低粘度の液体の塗布として、スリットダイ１８０によるスリットコーターを用いたコーティング法を採用して説明したが、本発明はこれに限定されず、機能性材料を含む低粘度の液体の塗布として、ロールコーター、カーテンコーター、スプレーコーターなどを用いたコーティング法を採用しても良いし、コーティング法以外にも、フレキソ印刷やスクリーン印刷などの印刷法を採用しても良い。
また、本発明における機能性材料を含む低粘度の液体は、本実施例のように乾燥装置の熱によって乾燥されるものに限定されず、紫外線（ＵＶ）を照射されることによって固化するものとしても良い。また、機能性材料を含む低粘度の液体として速乾性を有するものを採用することにより、機能性材料を含む低粘度の液体の乾燥工程（固化工程）を省略することもできる。
次に、機能性膜のパターニング方法における第三工程であるマスク部除去工程（図１におけるステップＳ３）について説明する。
マスク部除去工程とは、図５Ｃに示すように、第二工程の導電膜形成工程において形成された導電膜２０を残し、第一工程のマスク部形成工程において形成されたマスク部４０のみを除去する工程である。本工程においてマスク部４０のみを除去することにより、マスク部４０が形成されていた非導電範囲３０は確実に絶縁領域として確保され、残された導電膜２０が形成された導電範囲５０のみが導電領域となり、高精細にパターニングされた導電回路を有する透明導電性フィルム１を得ることができる。つまり、本実施例では、マスク部４０は、透明導電性フィルム１の導電回路における非導電範囲３０すなわち絶縁部（ネガパターン部）を形成するためのネガパターン形成部であり、導電膜２０は、透明導電性フィルム１の導電回路における導電範囲５０すなわち導電部（ポジパターン部）である。
導電膜２０を残してマスク部４０のみを除去するマスク部除去方法としては、化学的または物理的にマスク部４０のみを除去する方法が挙げられる。
化学的除去方法としては、例えば、図示しない化学的除去装置によって、マスク部４０および導電膜２０が形成された透明フィルム１０をマスク部除去液に浸漬させる、または、マスク部４０および導電膜２０が形成された透明フィルム１０の表面にマスク部除去液を吹き付けることにより、透明フィルム１０上のマスク部４０のみを剥離または溶解させて除去する方法がある。なお、化学的除去方法において用いるマスク部除去液は、基材である透明フィルム１０、導電膜２０すなわち導電膜形成材２０ａ、マスク部４０すなわちマスク部形成材４０ａの材質等によって、適宜選択される。
物理的除去方法としては、例えば、透明フィルム１０および導電膜２０の剛性率に対して、マスク部４０の剛性率が著しく高い材料を選択し、マスク部４０および導電膜２０が形成された透明フィルム１０を図示しない物理的除去装置によって湾曲または振動等させて透明フィルム１０上のマスク部４０のみを剥離させて除去する方法がある。
マスク部除去方法としては、基材である透明フィルム１０、導電膜２０すなわち導電膜形成材２０ａ、マスク部４０すなわち高粘度のマスク部形成材４０ａの材質によって、化学的除去方法、物理的除去方法、その他の除去方法を適宜選択すると共に、化学的除去方法において用いるマスク部除去液等も適宜選択する。
また、マスク部４０をシリコーンやフッ素でなる絶縁材料で形成した場合、すなわち、マスク部形成材４０ａとして絶縁性物質を採用した場合には、マスク部４０が形成された非導電範囲３０は確実に絶縁領域として確保されているので、絶縁体であるマスク部４０を除去する必要はない。つまり、絶縁材料から成るマスク部４０は、透明導電性フィルム１の導電回路における非導電範囲３０すなわち絶縁部（ネガパターン部）となるので、第三工程のマスク部除去工程を省略することができる。なお、マスク部４０はグラビア印刷法により微細線で印刷されているために、透明性が必要なタッチパネルなどであっても、除去されずに残されるマスク部４０によって透明導電性フィルムとしての透明性が阻害されることはない。
以上に説明したように、本実施例では、ステップＳ１のマスク部形成工程、ステップＳ２の導電膜形成工程、ステップＳ３のマスク部除去工程を備えることにより、低粘度の導電膜形成材２０ａを高精細にパターニングすることができる。つまり、本実施例によれば、高精細なパターンの導電膜を有する透明導電性フィルムを製造することができる。以下に、ステップＳ１〜Ｓ３における一連の動作を説明する。
まず、ステップＳ１のマスク部形成工程において、透明性を有する透明フィルム１０をテーブル７０上に載置し、マスク部形成装置６０のグラビアオフセット印刷装置８０を図示しない移動手段によってテーブル７０の上側を透明フィルム１０の印刷面に沿って移動させると共に、当該グラビアオフセット印刷装置８０の移動速度と同じ周速でグラビアオフセット印刷装置８０のブランケット胴１００を回転させることにより、テーブル７０上に載置された透明フィルム１０の印刷面にマスク部形成材４０ａの印刷を施す。マスク部形成材４０ａの印刷後、透明フィルム１０上のマスク部形成材４０ａを、必要に応じて別途設けた図示しない乾燥装置によって乾燥させ、導電膜２０を塗布するためのマスク部４０を形成する。
続いて、マスク部４０が形成された透明フィルム１０を、ステップＳ２の導電膜形成工程へ進める。
ステップＳ２の導電膜形成工程において、マスク部４０を形成した透明フィルム１０を、テーブル７０上に載置した状態で、導電膜形成装置１３０におけるコーティング装置１４０のスリットダイ１８０を図示しない移動手段によってテーブル７０の上側を透明フィルム１０の印刷面に沿って移動させると共に、当該コーティング装置１４０のタンク１５０に貯留された導電膜形成材２０ａを送液ポンプ１６０、塗布バルブ１７０、スリットダイ１８０を介して、マスク部４０を形成した透明フィルム１０の印刷面に塗布する。導電膜形成材２０ａの塗布後、透明フィルム１０上に高精細にパターニングした導電膜形成材２０ａを、必要に応じて別途設けた図示しない乾燥装置により乾燥させ、高精細なパターニングの導電膜２０を形成する。
続いて、マスク部４０および導電膜２０を形成した透明フィルム１０を、ステップＳ３のマスク部除去工程へ進める。
ステップＳ３において、マスク部４０および導電膜２０を形成した透明フィルム１０を、テーブル７０上に載置した状態で、または、テーブル７０から取り外し、図示しない化学的除去装置または物理的除去装置によって、透明フィルム１０上に形成したマスク部４０のみを除去する。
以上の工程によって、透明フィルム１０上に導電膜２０が高精細にパターニングされた透明導電性フィルム１を製造することができる。
なお、前述したように、マスク４０を絶縁材料で形成した場合、すなわち、マスク形成材４０ａとして絶縁性物質を採用した場合には、ステップＳ３のマスク部除去工程を省略することができる。また、必要に応じて工程間に冷却装置等を設置して、上述の処理以外の処理工程を加えることもできる。
また、本実施例ではタッチパネルに採用される透明導電性フィルムを製造する方法を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、有機・無機・金属の導電性材料、有機半導体，酸化物半導体，液体シリコン、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの半導体材料、発光材料などの機能性材料を含む低粘度の液体を使用して、薄膜トランジスタ、有機ＥＬディスプレイ、太陽電池、電子ペーパーなどの電子デバイスを製造することも可能であり、さらに次世代のエレクトロニクス分野、バイオテクノロジー分野、オプトロニクス分野においても機能性材料を含む低粘度の液体を高精細にパターニングすることができる。
本発明に係る機能性膜のパターニング方法は、高精細なパターンの機能性膜を形成することができるので、本実施例の透明導電性フィルムの製造方法に限定されず、基材上に機能性膜を有する種々の製品の製造方法に採用することができる。
１ 透明導電性フィルム
１０ 透明フィルム（基材）
２０ 導電膜（ポジパターン部）
２０ａ 導電膜形成材（低粘度の導電性液体）
３０ 非導電範囲
４０ マスク部（ネガパターン形成部）
４０ａ マスク部形成材（高粘度液体）
５０ 導電範囲
６０ マスク部形成装置
７０ テーブル
８０ 印刷装置
９０ オフセットグラビア版胴
１００ ブランケット胴
１１０ マスク部形成材供給装置
１２０ ドクターブレード
１３０ 導電膜形成装置
１４０ コーティング装置
１５０ タンク
１６０ 送液ポンプ
１７０ 塗布バルブ
１８０ スリットダイ
１０ 透明フィルム（基材）
２０ 導電膜（ポジパターン部）
２０ａ 導電膜形成材（低粘度の導電性液体）
３０ 非導電範囲
４０ マスク部（ネガパターン形成部）
４０ａ マスク部形成材（高粘度液体）
５０ 導電範囲
６０ マスク部形成装置
７０ テーブル
８０ 印刷装置
９０ オフセットグラビア版胴
１００ ブランケット胴
１１０ マスク部形成材供給装置
１２０ ドクターブレード
１３０ 導電膜形成装置
１４０ コーティング装置
１５０ タンク
１６０ 送液ポンプ
１７０ 塗布バルブ
１８０ スリットダイ
Claims (15)
- 基材上に機能性膜を形成する機能性膜のパターニング方法であって、
前記基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部を形成する第一工程と、
前記基材上における前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を形成する第二工程と
を備えた
ことを特徴とする機能性膜のパターニング方法。 - 前記高粘度液体の印刷を、グラビア印刷法によって行い、
前記機能性材料を含む低粘度の液体の塗布を、コーティング法または印刷法によって行う
ことを特徴とする請求項１に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 前記機能性材料を含む低粘度の液体として、導電性液体を用いて、
前記基材上に導電膜を形成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 前記第二工程の後に、前記基材上に形成された前記ネガパターン形成部を除去する第三工程を備えた
ことを特徴とする請求項３に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 前記高粘度液体が絶縁材料である
ことを特徴とする請求項３に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 前記導電性液体が導電性繊維または導電性ポリマーを含む
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 前記基材は透明性を有する透明フィルムであり、
前記導電性液体は透明性を有する液体である
ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 前記ネガパターン形成部を、前記ポジパターン部よりも細い画線で形成し、
前記ポジパターン部を、前記ネガパターン形成部よりも広い面積で形成する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の機能性膜のパターニング方法。 - 基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体を印刷することによりネガパターン形成部を形成する第一工程と、
前記基材上における前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に機能性材料を含む低粘度の液体を塗布することにより、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を形成する第二工程と
を備えた
ことを特徴とする電子デバイスの製造方法。 - 前記高粘度液体の印刷を、グラビア印刷法によって行い、
前記機能性材料を含む低粘度の液体を、コーティング法または印刷法によって行う
ことを特徴とする請求項９に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記基材として透明フィルム基材を用い、
前記機能性材料を含む低粘度の液体として導電性液体を用いて、
透明導電性フィルムを製造する
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電子デバイスの製造方法。 - 前記ネガパターン形成部を、前記ポジパターン部よりも細い画線で形成し、
前記ポジパターン部を、前記ネガパターン形成部よりも広い面積で形成する
ことを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の電子デバイスの製造方法。 - 透明フィルム基材上におけるパターンの範囲に高粘度液体がグラビア印刷法によって印刷されることにより形成されたネガパターン形成部と、
前記透明フィルム基材上における前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に低粘度の導電性液体がコーティング法または印刷法によって塗布されることにより形成され、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部と
を有する
ことを特徴とする透明導電性フィルム。 - パターンの範囲に高粘度液体がグラビア印刷法によって印刷されることによりネガパターン形成部が形成された透明フィルム基材上において、前記ネガパターン形成部で仕切られた範囲に低粘度の導電性液体がコーティング法または印刷法によって塗布されることにより形成され、前記ネガパターン形成部の高さよりも低い高さのポジパターン部を有し、
前記ネガパターン形成部が除去されてなる
ことを特徴とする透明導電性フィルム。 - 前記ネガパターン形成部が、前記ポジパターン部よりも細い画線で形成されたものであり、
前記ポジパターン部が、前記ネガパターン形成部よりも広い面積で形成されたものである
ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の透明導電性フィルム。
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