JP5019564B2

JP5019564B2 - 機能性材料付き部材の製造方法

Info

Publication number: JP5019564B2
Application number: JP2006178113A
Authority: JP
Inventors: 聡服部; 伸一石渡
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: JP2007042614A

Description

本発明は、基板上に形成した機能性材料、例えば基板上に成長させたカーボンナノチューブなどを上記基板から他の部材に転写することにより機能性材料付き部材を製造する方法に関する。

フィールドエミッション（電界放出）を利用した表示材や照明の製造において、基板上に垂直に成長させた配向性カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ということもある）を電極基板上に転写してフィールドエミッション素子を製造することが行われている。この場合、上記ＣＮＴの転写工程で、ＣＮＴの成長基板から電極基板への移送媒体として粘着テープを用いる方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

上述した移送媒体として粘着テープを用いるＣＮＴ転写方法を図４に示す。
（工程１）成長基板１０上にＣＮＴ１２を成長させる（図４−ａ）。
（工程２）ＣＮＴ１２の先端側には触媒１４が付着しているため、この先端側はエミッション側としては使用できない。したがって、触媒１４が付着したＣＮＴ１２の先端側を非エミッション側とするために、この先端側に第１の粘着テープ１６を貼り、次いで成長基板１０を剥離することにより、ＣＮＴ１２を第１の粘着テープ１６に転写させる（図４−ｂ）。
（工程３）第２の粘着テープ１８をＣＮＴ１２の基端側（エミッション側）に貼る（図４−ｃ）。
（工程４）第１の粘着テープ１６を剥がす（図４−ｄ）。
（工程５）カソードとなる導電性ペースト２０が塗布された電極基板２２の導電性ペースト２０にＣＮＴ１２の先端側（非エミッション側）を貼り付ける（図４−ｅ）。
（工程６）第２の粘着テープ１８を剥がす。これにより、ＣＮＴ１２がバンドル化された状態で電極基板２２上に固定される（図４−ｆ）。

図４に示したＣＮＴ転写方法では、接着力の大きさは、［成長基板１０＜第１の粘着テープ１６＜第２の粘着テープ１８＜電極基板２２上の導電性ペースト２０］の順である。

なお、上記のように成長基板から電極基板へのＣＮＴの移送媒体として粘着テープを用いるのは、成長基板から電極基板にＣＮＴを直接転写した場合には、再現性の点で問題が生じるからである。

特開２００５−１９４２号公報

しかし、図４に示したＣＮＴ転写方法では、ＣＮＴの３回の転写の際に、本来は転写されなければならないＣＮＴが、剥離した第１の粘着テープおよび第２の粘着テープに付着した状態で残存することが多く、ＣＮＴバンドル内におけるＣＮＴ密度の制御が困難で、安定したエミッション特性を得ることが難しかった。また、上記転写の際に、第１の粘着テープおよび第２の粘着テープの粘着剤がＣＮＴの先端に付着した状態で残存することがあり、特に第２の粘着テープでは転写時に高い接着性を必要とされるため、ＣＮＴのエミッション側に第２の粘着テープの粘着剤が付着した状態で残存し、エミッション特性を低下させることが多かった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、移送媒体として粘着テープを用い、基板上に形成した機能性材料を他の部材に転写する場合に、剥離した粘着テープに機能性材料が付着した状態で残存したり、粘着テープの粘着剤が機能性材料に付着した状態で残存したりすることを防止することができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、基板上に形成した機能性材料を前記基板から他の部材に転写することにより機能性材料付き部材を製造する方法において、刺激を与えることにより硬化する刺激硬化型粘着層を備え、前記刺激硬化型粘着層には、該粘着層の表面エネルギーを低下させる材料が含まれている粘着テープを、前記機能性材料の前記基板から前記他の部材への移送媒体として用い、下記工程Ａ〜Ｈにより前記基板上に形成した機能性材料を前記他の部材に転写することを特徴とする機能性材料付き部材の製造方法を提供する。この場合、上記移送媒体とは、機能性材料を基板から他の部材に転写する際に、機能性材料を付着させて移送するための媒体を言う。
（工程Ａ）前記基板上に形成した機能性材料の先端側に、前記刺激硬化型粘着層を備えた第１の粘着テープを貼る。
（工程Ｂ）前記機能性材料から前記基板を剥離する。
（工程Ｃ）前記第１の粘着テープに刺激を与えることにより、前記刺激硬化型粘着層を硬化する。
（工程Ｄ）前記機能性材料の基端側に、前記刺激硬化型粘着層を備えた第２の粘着テープを貼る。
（工程Ｅ）前記機能性材料から前記第１の粘着テープを剥離する。
（工程Ｆ）前記機能性材料の先端側を、前記他の部材に貼り付ける。
（工程Ｇ）前記第２の粘着テープに刺激を与えることにより、前記刺激硬化型粘着層を硬化する。
（工程Ｈ）前記機能性材料から前記第２の粘着テープを剥離する。

本発明は、粘着テープの粘着力の制御に着目してなされたものである。すなわち、本発明で用いられる粘着テープは、最終的には機能性材料から剥離される間接材料である。そこで、本発明では、刺激を与えることにより硬化する刺激硬化型粘着層を備えた粘着テープを機能性材料の移送媒体として用い、機能性材料を付着させるときには高い接着性を保持するとともに、機能性材料から粘着テープを剥離する際には、粘着層に刺激を与えて硬化させ、粘着層の剥離性を向上させて機能性材料を損傷することなく容易に剥離できるようにすることにより、剥離した粘着テープに機能性材料が付着した状態で残存したり、粘着テープの粘着剤が機能性材料に付着した状態で残存したりすることを防止するものである。また、刺激硬化型粘着層に表面エネルギーを低下させる材料を含ませることにより、粘着層を硬化させてその粘着テープから次の部材へ機能性材料を転写させる際に、その硬化した刺激硬化型粘着層への機能性材料の付着・残存をより確実に防止することができる。

本発明によれば、移送媒体として粘着テープを用い、基板上に形成した機能性材料を他の部材に転写する場合に、剥離した粘着テープに機能性材料が付着した状態で残存したり、粘着テープの粘着剤が機能性材料に付着した状態で残存したりすることを防止することができる。

以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明で用いる粘着テープは、刺激を与えることにより硬化する刺激硬化型粘着層を有するものである。この場合、上記刺激硬化型粘着層としては、例えば、放射線、光、熱、超音波または衝撃による刺激を与えることにより硬化するものを用いることができる。なお、本発明において、粘着テープは粘着フィルムを含むものとする。

粘着テープとして特に好ましいのは、刺激硬化型粘着層が紫外線硬化型粘着剤、放射線硬化型粘着剤または可視光硬化型粘着剤からなるものである。なお、本発明においては、可視光も紫外線も含めて放射線と称するものとする。これらの粘着剤としては、放射線により硬化し三次元網状化する性質を有すればよく、例えば通常のゴム系あるいはアクリル系の感圧性ベース樹脂に対して、分子中に少なくとも２個の光重合性炭素−炭素二重結合を有する低分子量化合物（以下、光重合性化合物という）および光重合開始剤が配合されてなるものが使用される。また、熱、超音波または衝撃による刺激を与えることにより硬化する粘着剤としては、例えば、熱により硬化するものとして、エポキシ基を有する化合物に、アミン類、酸無水物またはイミダゾール類が配合されてなるものが使用される。

本発明では、硬化した粘着層への機能性材料の付着を低減させるため、粘着層に表面エネルギーを低下させる材料を加える。表面エネルギーを低下させる物質としてはフッ素系樹脂などを挙げることができる。粘着層における表面エネルギーを低下させる材料の含有量は、所望の粘着力に応じて適宜調整することができる。

本発明において、基板上に形成した機能性材料としては、例えば、カーボンワイヤー、カーボンナノチューブなどのカーボンナノ繊維、銀やシリコンなどの針状結晶、特有の穴形状を有する多孔質膜等を挙げることができ、特に好適には、成長基板上に垂直に成長させた配向性カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を挙げることができる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に示すが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（工程例１）
図１は本発明に係る機能性材料付き部材の製造方法の一例を示すフロー図である。本例では、下記工程によってＣＮＴを成長基板から電極基板に転写する。
（工程１）成長基板１０上にＣＮＴ１２を成長させる（図１−ａ）。
（工程２）触媒１４が付着したＣＮＴ１２の先端側に、紫外線硬化型粘着剤からなる刺激硬化型粘着層を有する第１の粘着テープ５６を貼る（図１−ｂ）。
（工程３）成長基板１０を剥離する（図１−ｃ）。
（工程４）第１の粘着テープ５６に、紫外線硬化型粘着剤の硬化に十分な量の紫外線６０の照射を行う（図１−ｄ）。
（工程５）紫外線硬化型粘着剤からなる刺激硬化型粘着層を有する第２の粘着テープ５８をＣＮＴ１２の基端側（エミッション側）に貼る（図１−ｅ）。
（工程６）第１の粘着テープ５６を剥がす（図１−ｆ）。
（工程７）カソードとなる導電性ペースト２０が塗布された電極基板２２の導電性ペースト２０にＣＮＴ１２の先端側（非エミッション側）を貼り付ける（図１−ｇ）。
（工程８）第２の粘着テープ５８に、紫外線硬化型粘着剤の硬化に十分な量の紫外線６２の照射を行う（図１−ｈ）。
（工程９）第２の粘着テープ５８を剥がす。これにより、ＣＮＴ１２がバンドル化された状態で電極基板２２上に固定される（図１−ｉ）。

本例では、第１の粘着テープとして、紫外線硬化型粘着剤からなる刺激硬化型粘着層を有するものを用いることで、［成長基板＜第１の粘着テープ＜第２の粘着テープ＜電極基板上の導電性ペースト］という接着力の順にこだわることなく、十分な粘着力を有する第１の粘着テープを用いることができ、この十分な粘着力により、工程２においてＣＮＴの第１の粘着テープへの確実な転写を行うことが可能となる。

また、本例では、工程４で第１の粘着テープの粘着剤を硬化刺激によって硬化させることにより、上記粘着剤の粘着力は著しく低下し、剥離性が向上するため、工程６において、剥離した第１の粘着テープにＣＮＴが付着した状態で残存したり、第１の粘着テープの粘着剤がＣＮＴに付着した状態で残存したりすることを防止することができる。

本例では、上述のように第１の粘着テープの粘着剤を硬化させるとともに、第２の粘着テープとして、紫外線硬化型粘着剤からなる刺激硬化型粘着層を有するものを用いることで、［成長基板＜第１の粘着テープ＜第２の粘着テープ＜電極基板上の導電性ペースト］という接着力の順にこだわることなく、十分な粘着力を有する第２の粘着テープを用いることができ、この十分な粘着力により、工程５においてＣＮＴの第２の粘着テープへの確実な転写を行うことが可能となる。

また、本例では、工程８で第２の粘着テープの粘着剤を硬化刺激によって硬化させることにより、上記粘着剤の粘着力は著しく低下し、剥離性が向上するため、工程９において、剥離した第２の粘着テープにＣＮＴが付着した状態で残存したり、第２の粘着テープの粘着剤がＣＮＴに付着した状態で残存したりすることを防止することができる。

さらに、本例では、上述のように第２の粘着テープの粘着剤を硬化させることで、工程７においてＣＮＴの電極基板上の導電性ペーストへの確実な転写を行うことが可能となる。

したがって、本例によれば、優れたエミッション特性を安定にかつ再現性良く実現するフィールドエミッション素子を得ることができる。

（工程例２）
図２は本発明に係る機能性材料付き部材の製造方法の他の例を示すフロー図である。本例では、下記工程によってＣＮＴを成長基板から電極基板に転写する。
（工程１）成長基板１０上にＣＮＴ１２を成長させる（図２−ａ）。
（工程２）触媒１４が付着したＣＮＴ１２の先端側に、紫外線硬化型粘着剤からなる刺激硬化型粘着層を有する第１の粘着テープ５６を貼る（図２−ｂ）。
（工程３）成長基板１０を剥離する（図２−ｃ）。
（工程４）第１の粘着テープ５６に、紫外線硬化型粘着剤の硬化に十分な量の紫外線６０の照射を行う（図２−ｄ）。
（工程５）紫外線硬化型粘着剤からなる刺激硬化型粘着層を有する第２の粘着テープ５８をＣＮＴ１２の基端側（エミッション側）に貼る（図２−ｅ）。
（工程６）第１の粘着テープ５６を剥がす（図２−ｆ）。
（工程７）カソードとなる導電性ペースト２０が塗布された電極基板２２の導電性ペースト２０にＣＮＴ１２の先端側（非エミッション側）を貼り付ける（図２−ｇ）。
（工程８）フォトマスク６４を用いて、第２の粘着テープ５８に紫外線６２の部分的な照射を行う。すなわち、第２の粘着テープ５８に、電極基板２２の導電性ペースト２０と対向する部分のみの紫外線硬化型粘着剤の硬化に十分な量の紫外線６２を照射する（図２−ｈ）。
（工程９）第２の粘着テープ５８を剥がす。これにより、ＣＮＴ１２がバンドル化された状態で電極基板２２上に固定される（図２−ｉ）。

本例は、工程例１と同様の作用効果を奏し、優れたエミッション特性を安定にかつ再現性良く実現するフィールドエミッション素子を得ることができる。

また、本例では、工程８のように、粘着テープの刺激硬化型粘着層に部分的に刺激を与え、刺激硬化型粘着層を部分的に硬化させること、具体的には、第２の粘着テープの電極基板の導電性ペーストに転写させてバンドル化させたいＣＮＴを保持している部分のみに硬化刺激を与えることで、第２の粘着テープ上に残したいＣＮＴを確実に第２の粘着テープ上に保持することができ、その結果ＣＮＴバンドル内におけるＣＮＴ密度の再現性を向上させることができる。

（実施例）
図２のフロー図において、第１の粘着テープ５６と第２の粘着テープ５８の粘着層に表面エネルギーを低下させる物質を含有させたこと以外は、工程例２と同様にして機能性材料付き部材を製造した。

本例は、工程例１、２と同様の作用効果を奏し、優れたエミッション特性を安定にかつ再現性良く実現するフィールドエミッション素子を得ることができる。

また、本例では、粘着層に表面エネルギーを低下させる材料を含ませることにより、粘着層を硬化させてその粘着テープから次の部材へ機能性材料を転写させる際に、その硬化した粘着層への機能性材料の付着・残存をより確実に防止することができ、その結果、ＣＮＴバンドル内におけるＣＮＴ密度の再現性を向上させることができる。

工程１、２および実施例で得られた各複数のフィールドエミッション素子の面内数点でのエミッションの電流密度のばらつきを図３に示す。また、比較例として、図４に示した手順で得られた複数のフィールドエミッション素子の面内数点でのエミッションの電流密度のばらつきを図３に示す。工程例１、２および実施例で得られたフィールドエミッション素子は、いずれも比較例で得られたフィールドエミッション素子に比べて均一性、再現性の良好なエミッションが得られることがわかる。

本発明に係る機能性材料付き部材の製造方法の一例を示すフロー図である。本発明に係る機能性材料付き部材の製造方法の他の例を示すフロー図である。工程例、実施例および比較例で得られた各複数のフィールドエミッション素子の面内数点でのエミッションの電流密度のばらつきを示すグラフである。従来の機能性材料付き部材の製造方法の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１０成長基板
１２配向性カーボンナノチューブ
２０導電性ペースト
２２電極基板
５６第１の粘着テープ
５８第２の粘着テープ
６０紫外線
６２紫外線
６４フォトマスク

Claims

基板上に形成した機能性材料を前記基板から他の部材に転写することにより機能性材料付き部材を製造する方法において、刺激を与えることにより硬化する刺激硬化型粘着層を備え、前記刺激硬化型粘着層には、該粘着層の表面エネルギーを低下させる材料が含まれている粘着テープを、前記機能性材料の前記基板から前記他の部材への移送媒体として用い、下記工程Ａ〜Ｈにより前記基板上に形成した機能性材料を前記他の部材に転写することを特徴とする機能性材料付き部材の製造方法。
（工程Ａ）前記基板上に形成した機能性材料の先端側に、前記刺激硬化型粘着層を備えた第１の粘着テープを貼る。
（工程Ｂ）前記機能性材料から前記基板を剥離する。
（工程Ｃ）前記第１の粘着テープに刺激を与えることにより、前記刺激硬化型粘着層を硬化する。
（工程Ｄ）前記機能性材料の基端側に、前記刺激硬化型粘着層を備えた第２の粘着テープを貼る。
（工程Ｅ）前記機能性材料から前記第１の粘着テープを剥離する。
（工程Ｆ）前記機能性材料の先端側を、前記他の部材に貼り付ける。
（工程Ｇ）前記第２の粘着テープに刺激を与えることにより、前記刺激硬化型粘着層を硬化する。
（工程Ｈ）前記機能性材料から前記第２の粘着テープを剥離する。
前記粘着テープの刺激硬化型粘着層は、放射線、光、熱、超音波または衝撃による刺激を与えることにより硬化することを特徴とする請求項１に記載の機能性材料付き部材の製造方法。
前記粘着テープの刺激硬化型粘着層は、紫外線硬化型粘着剤、放射線硬化型粘着剤または可視光硬化型粘着剤からなることを特徴とする請求項１または２に記載の機能性材料付き部材の製造方法。
前記基板上に形成した機能性材料は、基板上に垂直に成長させた配向性カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能性材料付き部材の製造方法。
前記粘着テープの刺激硬化型粘着層に部分的に刺激を与え、前記刺激硬化型粘着層を部分的に硬化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の機能性材料付き部材の製造方法。