JP5865996B2 - 導電パターン形成基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサやディスプレイ等の入出力装置に使用される導電パターン形成基板の製造方法に関し、特に、透明電極パターンが保護膜によって保護された導電パターン形成基板の製造方法に関する。

近年、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどに透明電極が用いられている。従来、透明電極に用いられる透明導電膜の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が一般的であった。しかし、希少金属であるインジウムは長期的に供給の不安があり、他の無機導電膜や有機導電膜の開発が進められている。とくに、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との高分子錯体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の有機導電膜は、柔軟性を有する。このため、ＩＴＯ等の無機透明導電膜では剥れたり導電パターンに亀裂が入ったりして断線を生じやすいような用途に対しては、柔軟性を有する有機透明導電膜が期待されている。

基材に成膜された透明導電膜は、必要とされる透明電極パターンになるように余分な領域の透明導電膜が除去されて、導電パターン形成基板を構成する。たとえば、液晶ディスプレイでは、液晶材料を封入する一対の導電パターン形成基板が用いられていて、それぞれの導電パターン形成基板には、液晶材料に駆動電圧を印加するための透明電極パターンが設けられている。基材にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の可撓性基材を用いると、折り曲げても表示できるフレキシブル・ディスプレイが得られる。

たとえば、特許文献１に開示されているように、有機導電膜を電極や導体路（配線）等の導電パターンに形成する方法が知られている。従来の製造方法を図５及び図６に示す。図５に示すように、基材１１０の全面に塗布された有機導電膜１２０にフォトレジストを積層して露光、現像によるレジストパターン１４０を得て、レジストパターン１４０の無い露出した領域を非導電化（非導電膜１２１）して、その後、レジストパターン１４０を剥離していた。これにより、非導電膜１２１と導体路１２２（導電パターン）とを形成した。

特表２００４−５１２６７５号公報

しかしながら、レジストパターン１４０を剥離すると、導体路１２２が表面に露出する。有機導電膜１２０を用いた導体路１２２は、柔軟性を有する半面、傷つきやすいので、傷による断線等が起こりやすい。そこで、図６に示す製造工程のフロー図のように、フォトレジスト（レジストパターン１４０）剥離後、保護膜を成膜して、導体路１２２の断線防止がおこなわれていた。したがって、実用的には、フォトレジスト剥離工程の後に、保護膜を形成する工程が必須であった。

一方、フォトレジスト剥離工程では、レジスト剥離液に浸漬する等の方法で、導体路１２２（導電パターン）に使用されている有機導電膜１２０の表面から、レジストパターン１４０を溶解して除去する。このようなウェット処理は廃液処理等の付帯作業を必要とするので、好ましいものではなかった。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、レジスト剥離液に浸漬するフォトレジスト剥離工程を削減して、透明電極パターンが保護膜によって保護された導電パターン形成基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、基材に透明電極パターンを形成する導電パターン形成基板の製造方法であって、前記基材に有機透明導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記有機透明導電膜上の少なくとも一部に透明絶縁膜パターンを形成する絶縁膜形成工程と、前記透明絶縁膜パターンが形成されていない前記有機透明導電膜の露出している領域を酸化剤に接触させて非導電化することにより、前記透明絶縁膜パターンが形成された前記有機透明導電膜の一部を導電パターンとする不活性化工程と、を有することを特徴とする。

本発明の導電パターン形成基板の製造方法は、導電膜形成工程の後に、透明電極パターンを保護する透明絶縁膜パターンを形成する絶縁膜形成工程を有し、該透明絶縁膜パターンを用いて不要な領域を非導電化する不活性化工程によって、透明電極パターンを形成する。このようにして得られた透明電極パターンは、その表面が保護された状態であり、電極及び配線に使用できる。さらに、透明電極パターン及び透明絶縁膜パターンは透明なので視認されにくい。なお、ここで、透明とは、可視光の透過率が７０％以上で、反射率が２０％以下の状態をいう。不透明なレジストは剥離する必要があったが、透明絶縁膜パターンは剥離する必要がないので、形成された透明電極パターンの保護に用いることができる。

したがって、レジスト剥離液に浸漬するフォトレジスト剥離工程を削減して、透明絶縁膜パターンによって透明電極パターンが保護された導電パターン形成基板を得ることができる。

さらに、前記絶縁膜形成工程は、有機透明絶縁材料を部分的に塗布することによって前記透明絶縁膜パターンを形成する透明絶縁膜印刷工程を含むことを特徴とする。フォトレジストを露光、現像して、パターンを形成する工程に比べて、必要な透明絶縁膜パターンに合わせて塗布できる印刷工程は、工数が削減できる。また、現像工程での廃液処理を必要としない。

前記透明絶縁膜パターンは、前記有機透明導電膜の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する有機透明絶縁膜からなることを特徴とする。こうすれば、透明絶縁膜パターンのある部分と無い部分との境界が屈折率の差異によって視認されてしまう現象を低減することができる。

前記不活性化工程後に、少なくとも前記有機透明導電膜の非導電化された部分を覆う保護層を形成する保護層形成工程を有することを特徴とする。透明電極パターン部分を保護する透明絶縁膜パターンに加えて、非導電化された部分を保護する保護膜を形成することで、非導電化された部分の膜剥れや傷を防止できるので、透明基材に要求される視認性に優れている。

前記透明絶縁膜パターンが熱硬化型アクリル系樹脂であることを特徴とする。熱硬化型アクリル系樹脂は透明な絶縁材料が得られ、その取り扱いが容易である。

本発明によれば、透明絶縁膜パターンを用いて不要な領域を非導電化することができる。こうすれば、透明絶縁膜パターンは剥離する必要がないので、形成された透明電極パターンの保護に用いることができる。したがって、フォトレジスト剥離工程を削減して、透明絶縁膜パターンによって透明電極パターンが保護された導電パターン形成基板を得ることができる。

第１の実施形態の導電パターン形成基板の製造方法を示す工程ごとの模式断面図である。 第１の実施形態の導電パターン形成基板の製造工程を説明するフロー図である。 第２の実施形態の導電パターン形成基板の製造方法を示す工程ごとの模式断面図である。 第２の実施形態の導電パターン形成基板の製造工程を説明するフロー図である。 従来の導電パターン形成基板の製造方法を示す工程ごとの模式断面図である。 従来の導電パターン形成基板の製造工程を説明するフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。
＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態の導電パターン形成基板１の製造方法を示す工程ごとの模式断面図である。図２は第１の実施形態の導電パターン形成基板１の製造工程を説明するフロー図である。

図１に示すように、本実施形態の導電パターン形成基板１の製造方法は、（ａ）基材１０に有機透明導電膜材料をスピンコートによって成膜し、有機透明導電膜２０を形成する導電膜形成工程、（ｂ）有機透明導電膜２０に有機透明絶縁材料をインクジェットによって印刷し、透明絶縁膜パターン３０を形成する絶縁膜形成工程、（ｃ）透明絶縁膜パターン３０が形成されていない領域を酸化剤に接触させて、有機透明導電膜２０の露出している領域を非導電化することにより、透明絶縁膜パターン３０が形成された有機透明導電膜２０の一部を透明電極パターン２２とする不活性化工程、を有している。ここで、非導電化された非導電膜２１は透明電極パターン２２が視認されにくいように、除去しないで基板に残しておくことが好ましい。

さらに、図２を参照して、導電パターン形成基板１の製造工程をより詳細に説明する。基材１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の可撓性基材であり、製造工程で使用している製造装置に合わせて適宜カットされる等の調製がおこなわれる（ＳＴ１）。続いて、導電膜形成工程として、調製された基材１０をスピンコーターに装着して、調製済みの塗布液をノズルから滴下し、基材１０に有機透明導電膜材料を塗布する。塗布液には、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）との高分子錯体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を主成分とした有機透明導電膜材料を用いる。有機透明導電膜材料の膜厚はスピンコート条件（回転数）によって調整する（ＳＴ２）。続いて、塗膜をホットプレート９０℃１０分間プリベークし、最後にオーブン１２０℃で２０分間ベーク処理して有機透明導電膜２０を形成する（ＳＴ３）。

次に、絶縁膜形成工程として、インクジェット印刷機によって、透明電極パターン２２を形成する領域に、有機透明絶縁材料を印刷する（ＳＴ４）。有機透明絶縁材料には、たとえば、熱硬化型アクリル系樹脂を用いることができる。熱硬化型樹脂を用いる場合、印刷に続いて、オーブンを用いて熱硬化をおこなう（ＳＴ５）。この絶縁膜形成工程により、透明絶縁膜パターン３０が形成される。

続いて、不活性化工程として、以上のように形成された透明絶縁膜パターン３０によって有機透明導電膜２０の一部がマスクされた基材１０を酸化剤溶液に浸漬して、透明絶縁膜パターン３０が形成されていない領域を酸化剤に接触させる。酸化剤は、たとえば、ＮａＯＣｌの１％水溶液であり、接触時間は５秒である（ＳＴ６）。この後、速やかに純水を用いたリンスをおこない、酸化剤を除去することが好ましい（ＳＴ７）。この結果、有機透明導電膜２０の露出している領域が非導電化され、透明絶縁膜パターン３０が形成された有機透明導電膜２０の一部を透明電極パターン２２として残すことができる。この処理を「不活性化」と称している。

これにより、所望の透明電極パターン２２を有する導電パターン形成基板１が得られるとともに、断線しやすい透明電極パターン２２を保護する透明絶縁膜パターン３０が形成されている。したがって、透明絶縁膜パターン３０によって透明電極パターン２２が保護された導電パターン形成基板１を得ることができる。このようにして得られた透明電極パターン２２は、その表面が保護された状態であり、電極及び配線に使用できる。さらに、透明電極パターン２２及び透明絶縁膜パターン３０は透明なので視認されにくい。なお、ここで、透明とは、可視光の透過率が７０％以上で、反射率が２０％以下の状態をいう。

また、不透明なレジストパターンを用いた工程ではレジストパターンを剥離する必要があったが、透明絶縁膜パターン３０は透明電極パターン２２の形成及び保護に用いるので、剥離する必要がない。

したがって、レジスト剥離液に浸漬するフォトレジスト剥離工程を削減して、透明絶縁膜パターン３０によって透明電極パターン２２が保護された導電パターン形成基板１を得ることができる。

非導電化された非導電膜２１を除去しても、導電パターンの電気的導通に問題はない。しかし、非導電化された非導電膜２１が透明電極パターン２２と併設されているほうが、透明電極パターン２２の屈折率と非導電膜２１の屈折率とがほぼ同じであるので、透明電極パターン２２が視認されにくい。したがって、非導電膜２１を除去しないで導電パターン形成基板１に残しておくほうが好ましい。

さらに、絶縁膜形成工程として、印刷によって透明絶縁膜パターン３０を形成しているので、フォトリソグラフィー工程よりも簡便である。フォトレジストを露光、現像して、パターンを形成する工程に比べて、必要な透明絶縁膜パターン３０に合わせて選択的に塗布できる印刷工程は、工数が削減できる。また、現像工程での廃液処理を必要としないので、付帯工程も少なくなる。

透明絶縁膜パターン３０には、無機透明絶縁材料を用いることもできるが、熱硬化型アクリル系樹脂等の有機透明絶縁材料を用いるほうが柔軟性に優れている。また、有機透明絶縁材料を用いた透明絶縁膜パターン３０は、有機透明導電膜２０（非導電膜２１、透明電極パターン２２）の屈折率と、ほぼ同じ屈折率を有する有機透明絶縁膜からなることが好ましい。こうすれば、屈折率の差異に依存して光の反射率が異なり、境界が視認されてしまう現象を低減することができる。

本実施形態において、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた有機透明導電膜２０の屈折率は約１．５であった。したがって、透明絶縁膜パターン３０には、屈折率１．４９で、透明かつ絶縁性のアクリル系樹脂（東洋インキ製ＬＯＪＥＴ ＦＶ０３ ＯＰＶ）を用いた。透明絶縁膜パターン３０の膜厚を０．２μｍ〜１μｍとしたとき、その境界が目視でほとんど視認されなかった。

なお、本実施形態において、基材１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いたが、これに限定されない。ポリメタクリル酸メチル（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ、ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）を用いることができる。また、有機透明導電膜材料にはスルホン化ポリアニリン（ＰＡＳ）、有機透明絶縁材料には熱硬化型エポキシ樹脂を用いてもよい。
＜第２の実施形態＞
図３は第２の実施形態の導電パターン形成基板１の製造方法を示す工程ごとの模式断面図である。図４は第２の実施形態の導電パターン形成基板１の製造工程を説明するフロー図である。

図３に示すように、第２の実施形態においても、図１の（ａ）〜（ｃ）と同様の工程をおこなう。その後、第１の実施形態と異なり、図３（ｄ）の保護膜形成工程を有している。

図４に示すように、保護膜形成工程は、透明絶縁膜パターン３０が形成されている有機透明導電膜２０に、インクジェット印刷機によって、保護膜材料を印刷する（ＳＴ８）。保護膜材料には、有機透明絶縁材料と同様に、熱硬化型アクリル系樹脂を用いることができる。熱硬化型樹脂を用いる場合、印刷に続いて、オーブンを用いて熱硬化をおこなう（ＳＴ９）。

本実施形態の特徴は、透明絶縁膜パターン３０の形成されていない非導電膜２１には保護膜４０を厚く形成して、非導電膜２１を保護することである。これにより、非導電膜２１の膜剥れや傷を防止できる。こうすれば、透明電極パターン２２と非導電膜２１とのいずれも膜剥れや傷を防止できるので、ディスプレイやタッチパネルに用いられる透明基材に要求される視認性に優れている。

さらに、保護膜４０は、透明絶縁膜パターン３０を覆うように形成されていることが好ましい。こうすれば、透明電極パターン２２を透明絶縁膜パターン３０と保護膜４０とで二重に覆うので、透明電極パターン２２の膜剥れや傷を、より確実に防止できる。

また、保護膜４０は、透明絶縁膜パターン３０とほぼ同じ屈折率を有するとともに、表面が平坦であることが好ましい。これにより、その境界が目視で視認されず、有機透明導電膜２０との屈折率の差が少ないので、透明電極パターン２２が視認されることがない。したがって、より視認性に優れている。

本実施形態においては、非導電膜２１をエッチング除去しておいてもよい。その場合、保護膜４０を基材１０の露出した部分に、より厚く形成すれば、上述の構成と同様に、透明電極パターン２２が視認されることがない。

保護膜材料は、有機透明絶縁材料と同じ材料を用いることができる。とくに、熱硬化型樹脂を用いた場合は、熱硬化後の樹脂に対して、未硬化樹脂を積層したことによる不具合を生じない。同じ材料であれば、屈折率の差によって境界が視認される懸念もない。したがって、さらに視認性に優れている。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。たとえば、透明絶縁膜パターン３０を形成する絶縁膜形成工程後に、外部の電気回路と電気接続する接続端子用に、有機透明導電膜２０の一部を不活性化処理しないための接続端子保護工程を有していても良い。接続端子保護工程では、溶剤によって容易に除去できる樹脂材料をインクジェット印刷機によって選択塗布することが実用的である。

１ 導電パターン形成基板
１０ 基材
２０ 有機透明導電膜
２１ 非導電膜
２２ 透明電極パターン
３０ 透明絶縁膜パターン
４０ 保護膜
１１０ 基材
１２０ 有機導電膜
１２１ 非導電膜
１２２ 導体路
１４０ レジストパターン

Claims (5)

1. 基材に透明電極パターンを形成する導電パターン形成基板の製造方法であって、
   前記基材に有機透明導電膜を形成する導電膜形成工程と、
   前記有機透明導電膜上の少なくとも一部に透明絶縁膜パターンを形成する絶縁膜形成工程と、
   前記透明絶縁膜パターンが形成されていない前記有機透明導電膜の露出している領域を酸化剤に接触させて非導電化することにより、前記透明絶縁膜パターンが形成された前記有機透明導電膜の一部を導電パターンとする不活性化工程と、
   を有することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
2. 前記絶縁膜形成工程は、有機透明絶縁材料を部分的に塗布することによって前記透明絶縁膜パターンを形成する透明絶縁膜印刷工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
3. 前記透明絶縁膜パターンは、前記有機透明導電膜の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する有機透明絶縁膜からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
4. 前記不活性化工程後に、少なくとも前記有機透明導電膜の非導電化された部分を覆う保護膜を形成する保護膜形成工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
5. 前記透明絶縁膜パターンが熱硬化型アクリル系樹脂であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の導電パターン形成基板の製造方法。