JP5172971B2 - 視野角制限フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、視野角制限フィルムの製造方法に関し、より詳しくは、金型を用いてノートＰＣ、携帯電話、ＡＴＭ等に使用される視野角制限フィルムをより簡便に製造するようにする方法に関する。

近年、プライバシー保護及び保安維持等の理由から、ノートＰＣ、携帯電話、ＡＴＭ等に視野角制限フィルムを使用する事例が増加しており、その適用分野が空港の出入国審査台、学校のコンピュータ室、図書館、区役所・町役場の無人証明発給機等へと次第に拡大されている。

視野角制限フィルムとは、プライバシーフィルムとも呼ばれており、角度によって光の透過率が変化するように構成されているフィルムである。一般的に、視野角制限フィルムの透過率は正面方向において最も高く、側面に行くほど低くなる。従って、視野角制限フィルムをモニターに装着する場合、正面にいるユーザは画面に表示された情報を自由に見ることができるが、側面（左／右３０°以上）にいる人には暗く黒い画面のみが見えるため、他人に情報が流出することを防止することができる。

現在、主に使用されている視野角制限フィルムは、３Ｍ社が製造、販売するものである。上記３Ｍ社の視野角制限フィルムは、光を吸収する黒い物質と光を透過する透明物質を交互に積層した後、積層方向に垂直する方向に薄く切断することによって、フィルムの形態で製造される。上記の方法によると、光を吸収する物質が一定のパターン（以下、「黒色パターン」）をなして配列されるようになる。このような視野角制限フィルムは、フィルム面に対して垂直に入射する光、即ち、正面から入射する光は透過させるが、一定の角度以上の入射角を持って傾いて入射する光は黒色パターンにおいて吸収されるため、フィルムを通過することができなくなる。従って、正面にいるユーザのみに画面に表示される情報が見え、側面にいる人には見えないという視野角制限の効果をもたらすようになる。

しかし、上記した従来の視野角制限フィルムの製造方法である場合、両物質を交互にコーティングしなければならないため、工程が複雑で、製造費用が高いという問題点があった。

このため、本発明は、より簡単で便利かつ低コスト生産が可能な視野角制限フィルムの製造方法を提供する。

これを達成するために本発明は、所望するパターンが陰刻されたニッケル金型を製造するステップと、ニッケル金型に硬化性樹脂を注入した後硬化させてマスターモールドを製造するステップと、マスターモールドに紫外線硬化樹脂を注入した後、硬化させて凸凹パターンが形成されたフィルムを製造するステップと、フィルムの凹部にブラックインクを注入するステップとを備え、ニッケル金型を製造するステップは、ガラス基板上に銅をスパッタリングして銅層を形成するステップと、銅層の上部にレジストパターンを形成するステップと、レジストパターンが形成されていない部分にニッケルをめっきするステップと、レジストを除去するステップとを含む視野角制限フィルムの製造方法を提供する。

一方、上記レジストのパターンを形成するステップは、（ｉ）銅層上にレジストを積層するステップと、（ｉｉ）フォトマスクを用いて上記積層されたレジストを選択的に露光するステップと、（ｉｉｉ）露光されたレジストを現像液により現像してパターンを形成するステップと、を含んでなる。

また、本発明において上記ニッケルめっきは、無電解めっきからなることが好ましく、このため、上記ニッケルめっきステップ以前に、ニッケルめっきのための触媒層を形成するステップをさらに含むことができる。この際、上記触媒は、パラジウムクロライド、パラジウム、白金、金、及びルテニウムからなる群から１種以上選択されることが好ましい。

一方、上記硬化樹脂はシリコン樹脂であることができ、この際、上記マスターモールドは、板形状またはロール形状に製造されることができる。

一方、上記紫外線硬化樹脂としては、多官能性アクリレート、アクリル系オリゴマーまたはアクリル系高分子樹脂を使用することができ、一般的に、上記のような高分子樹脂にＵＶ開始剤を添加して使用することが好ましい。

本発明において、上記多官能性アクリレートの具体的な例としては、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ビスフェノール−Ａエポキシ樹脂のジアクリレートエステル等が挙げられ、アクリル系オリゴマーの具体的な例としては、メタアクリルオリゴマー等が挙げられ、アクリル系高分子の具体的な例としては、ポリメチルメタクリレート、ウレタンアクリレート、エーテルアクリレート、エポキシアクリレート、エステルアクリレート等が挙げられる。

また、上記ＵＶ開始剤としては、これに限定されるものではないが、アセトフェノン、チオキサントン、ベンゾイルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ビスアシルホスフィンオキシド、α−ヒドロキシケトン等を使用することができる。

また、上記ブラックインクとしては、カーボンブラック系インク、黒鉛系インク、酸化鉄系インク等の無機インク、アゾ系またはフタロシアニン系の多様な色相を有する顔料を混ぜて黒色化したインク等を使用することができる。

上記のような方法により製造される本発明の視野角制限フィルムは、パターン間の間隔：パターンの線幅が１：３から５：１になるようにすることが好ましく、より好ましくは、１：１から５：１、最も好ましくは、３：１から５：１の範囲で製造されることがよい。

また、パターンの高さ：パターン間の間隔の比率は１：３から２：１、より好ましくは、１：２から２：１、最も好ましくは、１：１から２：１になるように製造されることがよい。

本発明の視野角制限フィルムの製造方法は、金型を使用するため、その工程が単純で、低コストで製造できるという長所がある。また、レジストフィルムを用いて金型のパターンを形成するため、精巧かつ微細なパターンを形成することができ、パターンの間隔や高さの調節が容易であるという長所がある。

本発明の視野角制限フィルムの製造方法を説明する図面である。 本発明の方法により製造された視野角制限フィルムを示した図面である。

以下に、本発明についてより具体的に説明する。図１は、本発明の視野角制限フィルムの製造方法の工程を順次に示した図面である。

図１に示したように、本発明の視野角制限フィルムの製造方法は、大きく、（１）ニッケル金型を製造するステップ、（２）マスターモールドを製造するステップ、（３）フィルムを製造するステップ、（４）インクを注入するステップからなる。

（１）ニッケル金型を製造するステップ
本発明において使用されるニッケル金型１は、マスターモールドを製造するためのものであって、（ｉ）ガラス基板上に銅をスパッタリングするステップと、（ｉｉ）レジストパターンを形成するステップと、（ｉｉｉ）上記レジストパターンが形成されていない銅層の上部にニッケルをめっきするステップと、（ｉｖ）レジストを除去するステップと、を経て製造される。

上記ステップは、凸部と凹部が形成された凸凹パターンのニッケル金型１を製造するためのものであって、本発明では、凸凹パターンが形成されたニッケル金型を用いて後述するマスターモールド２を製造し、該マスターモールドを用いてフィルムを製造することによって、ニッケル金型に形成されたパターンがフィルムに転写されることができるようにする。これに関する詳細な内容は後述する。

以下、ニッケル金型１の形成方法についてより具体的に説明する。

（ｉ）スパッタリングのステップ
先ず、ガラス基板１０上に銅をスパッタリングして銅層２０を形成する。これは後述する触媒層４０の形成を助けるためであり、銅層２０を形成せずにそのままガラス基板１０を使用すると、触媒がうまく付着せず、円滑なニッケルめっきがなされなくなる。

一方、上記銅スパッタリング法は、当該技術分野においてよく知られており、本発明の銅スパッタリングもまたこのような従来の技術を通じてなされる。例えば、本発明において上記銅スパッタリングは、これに限定されるものではないが、例えば、２〜５ｍｔｏｒｒ程度の真空、Ａｒ雰囲気において２〜１０ｋＷの電力により行われることが好ましい。

（ｉｉ）レジストパターン形成のステップ
次に、上記銅層２０上にレジストを積層した後に、露光及び現像を通じてレジストパターンを形成する。

本発明では、所望するパターン形成に使用できるのであれば、当該技術分野において知られている如何なるレジストも使用可能であるが、特に、乾燥フィルムレジスト（Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ、ＤＦＲ）を使用することが好ましい。乾燥フィルムレジストは、コーティング装備を必要とせず、製品に付着するだけで済むので、大面積の製品を製造する時に特に有用で、コーティング時に厚さのバラツキが誘発される恐れが少ない。

使用されるレジストが液状レジストである場合は、スピン−オン塗布、スプレー塗布等のような当該技術分野において知られている方法を用いて銅層２０上にレジスト層３０を形成することができ、乾燥フィルムレジストである場合は、上記フィルムレジストを銅層上に付着する方法によりレジスト層を形成することができる。

上記のような方法により銅層２０上にレジストが積層されると、フォトリソグラフィー工程を行ってレジストパターンを形成する。即ち、フォトマスクを用いてレジストを選択的に露光した後、現像液により現像してレジストパターンを形成する。

上記のようなレジストパターン形成工程は、当該技術分野においてよく知られており、露光及び現像条件は、使用されるレジストの種類、形成しようとするパターンの形状等などによって異なるが、当該技術分野の当業者であれば日常的な実験等を通じて所望する結果を得るための最適条件を見つけることができる。

一方、上記現像液としては、当該技術分野においてレジストの現像に使用される一般的な現像液を使用してもよく、例えば、Ｎａ_２ＣＯ_３やＫＯＨのような弱アルカリ現像液を使用することができる。

上記露光及び現像により特定の部分にのみレジストパターンが形成され、残りの部分ではレジストが現像液により溶解されながら、銅層が現れるようになる。

（ｉｉｉ）ニッケルめっきのステップ
次に、上記銅層が現れた部分にニッケル５０をめっきする。

本発明のニッケルめっきは、電解めっきまたは無電解めっきのような当該技術分野において使用される一般的なめっき方法により成されてもよいが、無電解めっき法を使用することがより好ましい。

但し、ニッケルめっきが無電解めっき法により実施される場合は、上記ニッケルめっきステップ以前に触媒層４０を形成するステップをさらに含むことが好ましい。上記触媒層は、無電解めっきを促進するためのものであって、触媒を含有した触媒溶液にめっきされる基材を浸漬させる方法により形成されることができる。この際、上記触媒としては、パラジウムクロライド、パラジウム、白金、金、ルテニウム等のような金属触媒が使用されてもよい。

一方、上記したように、触媒溶液に基材を浸漬させた時、上記触媒は、レジストがない部分、即ち、銅層が現れた部分のみに選択的に付着されるようになり、その結果、触媒層４０は、レジストがない部分のみに形成されるようになる。

触媒層形成が完了すると、上記基材をめっき溶液に浸漬させて無電解めっきを行う。

（ｉｖ）レジスト除去のステップ
上記のような方法によりニッケルめっきが完了すると、レジストを除去し、グラインディングしてニッケル金型を完成する。

上記レジスト除去は、当該技術分野において一般的に使用される方法、例えば、ＫＯＨ水溶液のような強塩基水溶液に浸漬させるか、または高温で加熱する等の方法により行われてもよい。

レジストを除去した後に、ニッケル表面をグラインディングして平坦化することによって、ニッケル金型を完成する。本発明の方法により製造されたニッケル金型は、凹部と凸部が形成された凸凹パターンを有するようになる。

（２）マスターモールドを製造するステップ
ニッケル金型が完成すると，上記ニッケル金型に樹脂等を注入し、ニッケル金型のパターンの逆像が陰刻されたマスターモールドを製造する。

本発明のマスターモールドは、当該技術分野においてよく知られている従来の方法、例えば、上記ニッケル金型に硬化性樹脂を注入した後、硬化させる方法により製造されてもよい。

上記マスターモールドの製造樹脂としては、シリコン樹脂を使用することが好ましい。マスターモールドの材質でフレキシブルな性質を有するシリコン樹脂を使用する場合、マスターモールドを、板形状だけでなくロール形状にも製造できるという長所があるためである。即ち、分離されたマスターモールドを固いプレートに付着することによって、板形状のモールドとして作製してもよく、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ）ロールに巻きつけてロール形状のマスターモールドとして作製してもよい。

一方、最終的に製造されるフィルムの形態は、マスターモールドの形態によって決定される。即ち、板形状マスターモールドを使用する場合は板形状フィルムが、ロール形状マスターモールドを使用する場合はロール形状フィルムが製造される。従って、必要によって適切な形態のマスターモールドを製造して使用するようにする。

（３）フィルムを製造するステップ
次に、上記のように製造されたマスターモールド２に紫外線硬化樹脂を注入し、硬化させることでフィルム３を製造する。本発明において使用される紫外線硬化樹脂としては、透過性に優れたものが好ましく、例えば、多官能性アクリレート、アクリル系オリゴマーまたはアクリル系高分子等を使用することができる。

この際、上記多官能性アクリレートとしては、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ビスフェノール−Ａエポキシ樹脂のジアクリレートエステル等を使用してもよく、アクリル系オリゴマーとしては、メタアクリルオリゴマー等を使用してもよく、アクリル系高分子としては、ポリメチルメタクリレート、ウレタンアクリレート、エーテルアクリレート、エポキシアクリレート、エステルアクリレート等を使用してもよい。

但し、上記化合物は、本発明において使用することができる紫外線硬化樹脂の例として記載されたものであり、上記に記載の化合物以外にも当該技術分野において使用される多様な硬化性樹脂が代替使用されてもよい。

一方、上記樹脂には、アセトフェノン、チオキサントン、ベンゾイルエーテル、ベンジルジメチル ケタール、ベンゾフェノン、ビスアシルホスフィンオキシド、α−ヒドロキシケトン等のＵＶ開始剤が添加されることが一般的である。

上記のような方法により製造されたフィルム３には、マスターモールド２のパターンの逆像、即ち、ニッケル金型１の凸凹パターンと同一のパターンが形成されるようになり、この際、上記パターンの凹部には、後述するブラックインク６０が注入され、一定の間隔で光を吸収する黒色パターンが形成された視野角制限フィルムが製造されるようになる。

（４）インクを注入するステップ
凸凹状のパターンが形成されたフィルムが製造されると、上記フィルムパターンの凹部にブラックインクを注入して黒色パターンを形成する。この際、上記ブラックインクとしては、カーボンブラック系インク、黒鉛系インク、酸化鉄系インク等の無機インク、または、アゾ系やフタロシアニン系の多様な色相を有する顔料を混ぜて黒色化したインクを使用してもよい。

一方、ブラックインクは、当該技術分野において使用される多様なインクの注入方法により注入されることができる。例えば、ブラックインクをフィルム上に塗布した後、ドクターブレードを用いてフィルムの表面を掻き取る等の方法により、凸部についているインクを除去し、インクが凹部へ注入されるようにしてもよい。

上記のような方法により、所望する地点に、黒色パターンが形成された視野角制限フィルムを製造することができる。図２には、本発明の方法により製造された視野角制限フィルムの断面が示されている。

この際、上記黒色パターンの線幅、高さ、間隔等によって視野角制限フィルムの視野角制限角度及び光の透過率等が変化するようになる。より具体的には、視野角制限フィルムの透過率は、黒色パターン間の間隔ｂと黒色パターンの線幅ａの比率によって決定され、上記黒色パターンの間隔対黒色パターンの線幅の比率は、１：３（透過率２５％）以上であることが好ましく、より好ましくは、１：１（透過率 ５０％）以上、最も好ましくは、３：１（透過率７５％）以上であることがよい。

一方、上記黒色パターンの間隔対黒色パターンの線幅の比率が大きくなるほど黒色パターンの線幅対黒色パターンの高さも同じ比率で大きくならないと視野角制限の効果が発生しない。一方、上記黒色パターンの高さは、マスターモールドのレジストパターンの高さによって決定される。従って、線幅が大きい場合、視野角制限の効果を上げるためにはレジストの高さも共に高くなる必要があるが、この場合は、露光／現像時のパターンの形状が良くなくなる。これに対し、線幅が少さすぎる場合は、露光／現像時に銅表面との接触面積が非常に少ないため、完全に付着することができず、剥離する恐れがある。従って、上記黒色パターンの間隔対黒色パターンの線幅の比率は、５：１以下が好ましい。

一方、視野角制限角度は、黒色パターンの高さｃとパターン間の間隔ｂの比率によって決定され、上記黒色パターンの高さｃ対パターン間の間隔ｂの比率は、１：３（制限角度１８．４度）以上であることが好ましく、より好ましくは、１：２以上、最も好ましくは、１：１（制限角度４５度）以上であることがよい。この際、視野角制限角度とは、光の透過がない角度を意味し、制限角度が大きくなるほどプライバシー保護の効果が大きくなる。

しかし、上記比率が２：１を超過すると、パターンの高さが高くなりすぎ、露光／現像時に垂直にパターンが形成されず、台形の形態でパターンが形成され、パターンの下端部の線幅が広くなり、所望する透過率より低くなる。従って、上記黒色パターンの高さｃ対パターン間の間隔ｂの比率は、２：１以下であることが好ましい。

ガラス基板上に銅粒子をスパッタリングして銅層を形成した後、上記銅層の上部に乾燥フィルムレジスト（コーロン社のネガティブレジスト）を積層する。フォトマスクを用いて露光した後、１％のＮａ_２ＣＯ_３水溶液で現像することによって、線幅が１０μｍ、パターン間隔が３０μｍ、高さが３０μｍであるレジストパターンを形成した。

上記レジストパターンが形成された基板を、水１Ｌにパラジウムクロライドを含有している触媒溶液（アトテックのＡｕｒｏｔｅｃｈ Ａｃｔｉｖａｔｏｒ）２００ｍｌと９８％の硫酸を５０ｍｌ添加して製造された溶液に、常温で１〜３分間浸漬して触媒層を形成した。

その後、上記基板を、水１ＬにＡｕｒｏｔｅｃｈ ＨＰ Ｎｉｃｋｅｌ Ｍ−Ｕを２００ｍｌ、Ａｕｒｏｔｅｃｈ ＨＰ Ｎｉｃｋｅｌ Ａを１００ｍｌ、アンモニアを１０ｍｌ添加して製造した溶液からなるめっき槽に８分間浸漬してニッケルめっきを行った。次に、上記ニッケルめっきされた基板を３００度に加熱し、乾式フィルムレジストを除去してニッケル金型を製造した。

次に、上記ニッケル金型にシリコン樹脂（ダウコーニング社のＳｙｌｇａｒｄ１８４）を注入した後、これを硬化し、ニッケル金型から分離してマスターモールドを製造した。

上記マスターモールドに紫外線硬化樹脂（Ａｃｈｅｓｏｎ社のＰＤ−０３８）を注入しながら、即時にＵＶで硬化させて金型パターンと同一のパターンが形成されたフィルムを製造する。

上記フィルムにブラックインク（Ｓｅｉｋｏ社の１３００Ｂｌａｃｋ）を塗布して凹部にブラックインクが充填されるようにし、ドクターブレードを用いて上記フィルムの表面を掻き取り、凸部についているインクを除去する。

上記のような方法によると、線幅が１０μｍ、間隔が３０μｍ、高さが３０μｍである黒色パターンの形成された視野角制限フィルムを得ることができ、この際、視野角フィルムの正面方向における透過率は７５％であり、視野制限角度は＋／−４５度と現れた。

Claims (16)

1. 所望するパターンが陰刻されたニッケル金型を製造するステップと、
   前記ニッケル金型に硬化性樹脂を注入した後硬化させてマスターモールドを製造するステップと、
   前記マスターモールドに紫外線硬化樹脂を注入した後、硬化させて凸凹パターンが形成されたフィルムを製造するステップと、
   前記フィルムの凹部にブラックインクを注入するステップと、
   を備え、
   前記ニッケル金型を製造するステップは、
   ガラス基板上に銅をスパッタリングして銅層を形成するステップと、
   前記銅層の上部にレジストパターンを形成するステップと、
   レジストパターンが形成されていない部分にニッケルをめっきするステップと、
   前記レジストを除去するステップと
   を含む視野角制限フィルムの製造方法。
2. 前記ニッケルめっきステップ以前に、ニッケルめっきのための触媒層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
3. 前記触媒は、パラジウムクロライド、パラジウム、白金、金及びルテニウムからなる群から１種以上選択されることを特徴とする請求項２に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
4. 前記ニッケルめっきは、無電解めっきからなることを特徴とする請求項２または３に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
5. 前記レジストパターンを形成するステップは、
   銅層の上部にレジストを積層するステップと、
   フォトマスクを用いて前記積層されたレジストを選択的に露光するステップと、
   前記露光されたレジストを現像液により現像してパターンを形成するステップと、を含んでなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
6. 前記硬化樹脂は、シリコン樹脂であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
7. 前記マスターモールドは、板形状またはロール形状に製造されることを特徴とする請求項６に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
8. 前記紫外線硬化樹脂は、多官能性アクリレート、アクリル系オリゴマーまたはアクリル系高分子からなる群から選択されることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
9. 前記紫外線硬化樹脂は、ＵＶ開始剤を含んでなることを特徴とする請求項８に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
10. 前記ブラックインクは、カーボンブラック系インク、黒鉛系インク及び酸化鉄系インクからなる群から選択される１種以上の無機インクと、
    アゾ系またはフタロシアニン系の顔料を混合して黒色化したインクからなる群から選択されることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
11. 前記視野角制限フィルムのパターン間の間隔：パターンの線幅の比率が、１：３から５：１になるようにすることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
12. 前記視野角制限フィルムのパターン間の間隔：パターンの線幅の比率が、１：１から５：１になるようにすることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
13. 前記視野角制限フィルムのパターン間の間隔：パターンの線幅の比率が、３：１から５：１になるようにすることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
14. 前記視野角制限フィルムのパターンの高さ：パターン間の間隔の比率が、１：３から２：１になるようにすることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
15. 前記視野角制限フィルムのパターンの高さ：パターン間の間隔の比率が、１：２から２：１になるようにすることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。
16. 前記視野角制限フィルムのパターンの高さ：パターン間の間隔の比率が、１：１から２：１になるようにすることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の視野角制限フィルムの製造方法。

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