JP2007288148A - 薄膜素子の転写方法、転写体、転写生成物、回路基板及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材上に形成された金属酸化薄膜素子を有する転写体の薄膜素子を選択的に被転写体に転写する方法であって、転写体は基材と薄膜素子の少なくとも一面に光熱変換層を備え、転写体と被転写体を接着層を介して対向し、光熱変換層にレーザ光を選択的に照射し、得られた熱により接着層を選択的に溶融・軟化させ、薄膜素子と被転写体とを選択的に接着させ、選択的に接着された薄膜素子を転写体から離脱させて被転写体に転写層を形成することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
フォトリソグラフ法では、写真製版で製造される高価なガラスマスクの製作が必須であり、回路基板の設計から製造までの時間短縮のために、ガラスマスクに代わって、レ−ザ照射により感光性ドライフィルムに回路を、直接描画する直描システムが導入されつつある。
(a)レーザ透過性であるポリエチレンテレフタレート(以下、PET)、ポリイミド(以下、PID)を含むグループから選択された少なくとも1種の物質からなる高分子系ポリマーフィルム、又はガラス材からなる基材と、
(b)前記基材の少なくとも一方の面に備えた、膜厚50nm〜500nmのDLC膜からなる光熱変換層と、
(c)前記基材又は前記光熱変換層上に50nm〜3000nmの膜厚で形成した金属酸化薄膜からなる薄膜素子と、を含むことを特徴とする。
[基材]
基材の厚さは特に限定はされないが、好ましくは4.5μm〜200μm、より好ましくは20μm〜188μm、更に好ましくは50μm〜100μmである。
[光熱変換層]
光熱変換層2は、図1では、基材1と薄膜素子3の間にのみ設けられているが、これに限定されるものではない。
図3(A)〜(C)に光熱変換層2の設けられる位置に関する各種の態様を示す。
図2において、本発明に用いられる光熱変換層2としては、請求項2に記載したように、前記レーザ光を選択的に照射されると前記レーザ光を熱に変換し、前記熱により選択的に、前記接着層4を溶融・軟化させる機能に加えて、(a)前記光熱変換層2そのものを前記熱により選択的に瞬間的に蒸発させる機能、(b)前記光熱変換層2中に存在する気体物質を前記熱により選択的にガス化する機能、(c)前記光熱変換層2と前記薄膜素子3の界面で前記熱により選択的に化学反応を生じさせる機能の内、少なくともいずれか一つの機能を有することが望ましい。
また、機能(a)による蒸発の際の気化圧、機能(b)によるガス圧、及び/又は、機能(c)により、薄膜素子3を構成する金属酸化薄膜中の酸素が光熱変換層中の元素、例えば炭素と反応して2酸化炭素を発生する際のガス圧が、薄膜素子3を基材1から(選択的に)離脱させ、接着層4を介して被転写体5に押し付ける方向に働き、薄膜素子3の基材1からの剥離と、被転写体への接着を容易にする。
[ダイヤモンドライクカーボン]
前記光熱変換層を構成するダイヤモンドライクカーボンとしては、水素、窒素や、フッ素を含むグループから選択された少なくとも1種の気体物質(即ち、前記光熱変換層中に化学結合(化学吸着)あるいは物理吸着により存在する、常温で気体の物質)を1〜60原子%の含有率で含むことが好ましい。
[接着層]
この場合、溶解性パラメータが9未満又は14以上であると、転写性が劣化するという点で問題がある。
このような好ましい接着剤としては、後述の表2に掲げるサンプル1〜6等を挙げることができる。
[被転写体]
上述のように、透明導電膜などの金属酸化薄膜素子3が高温でも形成可能な基材1、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム上に、ダイヤモンドライクカーボン等からなる光熱変換層2を設け、その光熱変換層上に例えばITOからなる金属酸化薄膜からなる薄膜素子3が形成されている転写体10を用意する。一方被転写体5として例えばガラス材等を用意する。本図の例では接着層4は転写体10側に形成されている。
その結果、図2(B)に示すように、光熱変換層2、薄膜素子3、接着層4のうち、レーザ光が照射された部分を各々、2a、3a、4aとすると、これにより光熱変換層2aが発熱し、その熱により、その直下の接着層4aが溶融・軟化し接着性を発現することで、被転写体5と薄膜素子3aとが接着されることとなる。
レーザ光の波長としては紫外光から赤外光まで幅広い波長が原理的には使用することが可能であるが、紫外光のレーザ光源は高価であり、また、多くの材料が紫外光に対しては光吸収が大きく、使用することが難しい。赤外光では、光熱変換層以外で発熱する可能性が大きい。
このため、工業的にも安価にレーザが入手できることを含め、本転写技術においては可視光領域、或いは可視光に近い波長領域のレーザ光を使用することが適当である。
また、転写体と被転写体との密着力を高めるために略真空状態にすると一層、効果的である。
本実施例では、基材1としては、PETフィルム(膜厚100μm)を用い、光熱変換層2としてDLC膜をPBII(Plasma Based Ion Implantation)法にて、アセチレン(C2H2)ガス添加雰囲気で室温成膜した。
ガス流量・ガス圧・成膜時間は、膜厚100nmの場合、各々、60ccm、1.0Pa、30分であった
DLC膜の膜厚としては、50、100、300、500、700nmのサンプルを作成し、その上に、薄膜素子3としてITO膜をミラ−トロン(対向タ−ゲットスパッタ法の1種)法で250nm成膜した。成膜時のITO膜の抵抗率が2×10−4Ω・cmであった。
別途被転写体5としてソーダライムガラス(板厚1.1mm)を用意し、この被転写体5に接着層4としてエポキシ系のホットメルト接着剤を塗布したものを作成し、実験に供した。
即ち、転写体10の成膜積層順序は、接着層4が最初被転写体5に塗布されていることを除いて、上記図1と同じである。
本実施例でも、上記実施例2の場合と同様に、図2に示すように、基材1としては、PETフィルム(膜厚100μm)を用い、光熱変換層2としてDLC膜(膜厚100nm)を用い、その上に、薄膜素子3として、ITO膜(膜厚250nm)を成膜した。
別途被転写体5としてソーダライムガラス(板厚1.1mm)を用意し、この被転写体に接着剤4としてエポキシ系のホットメルト接着剤である下記表2のサンプル1を塗布したものを作成し、実験に供した。
本実施例では、カーボンブラックにエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどの光硬化樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化樹脂などを配合し架橋体構造を形成して光熱変換層2とし、レーザ光の吸収率を変えて転写性の実験を行った。なお、接着層4は上記実施例3[表2]におけるサンプル1を用いた。その他の手順・工程は、上記実施例2の場合と同様である。
結果を表3に示す。
従って、表示装置としてはもとより、価格的にディスプレイが搭載されていない電子機器などにも、搭載される可能性があり、電子機器分野での応用は計り知れない。又樹脂フィルムにも回路配線形成が転写可能であり、フレキシブル回路基板、電子ペーパーなどへの展開も期待される。応用例として上記ITOの他、SnO2、RuO2などの透明金属酸化薄膜も転写可能であり、電子回路基板、インターポーザなどの用途展開が可能である。
また、酸化チタン(TiO2)の抗菌作用を応用した、低コストの空気清浄機の実現も可能である。
2、2a 光熱変換層
3、3a 金属酸化薄膜(薄膜素子)
4、4a 接着層
5 被転写体
10、11 転写体
Claims (10)
- 基材に形成された薄膜素子を有する転写体の薄膜素子を選択的に被転写体に転写する方法であって、前記基材上の少なくとも一方の面、及び/又は前記薄膜素子の少なくとも一方の面には光熱変換層が形成されており、前記転写体の前記被転写体との対向面、前記被転写体の前記転写体との対向面の少なくとも一面に接着層が形成されており、前記転写体と被転写体とを接着層を介して対向させる工程、前記光熱変換層にレーザ光を選択的に照射し、光熱変換層によりレーザ光を熱に変換し、前記接着層を選択的に溶融・軟化させ、薄膜素子と被転写体とを選択的に接着させる工程、前記選択的に接着された薄膜素子を転写体から離脱させて被転写体に転写層を形成する工程とを有し、前記薄膜素子が金属酸化薄膜により構成されていることを特徴とする薄膜素子の転写方法。
- 前記光熱変換層が、前記レーザ光を選択的に照射されると前記レーザ光を熱に変換し、前記熱により選択的に、前記接着層を溶融・軟化させる機能に加えて、(a)前記光熱変換層そのものを前記熱により選択的に瞬間的に蒸発させる機能、(b)前記光熱変換層中に存在する気体物質を前記熱により選択的にガス化する機能、(c)前記光熱変換層と前記薄膜素子の界面で前記熱により選択的に化学反応を生じさせる機能の内、少なくともいずれか一つの機能を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜素子の転写方法。
- 前記レーザ光が、300nm〜1200nmの波長をもち、前記基板、又は前記転写体を30%以上透過することを特徴とする請求項1に記載の薄膜素子の転写方法。
- 前記光熱変換層は、基材の少なくとも一方の面に形成されたダイヤモンドライクカーボン(以下、DLC)からなる薄膜、あるいは前記薄膜において、さらに水素、窒素や、フッ素を含むグループから選択された少なくとも1種の気体物質を1〜60原子%の含有率で含む薄膜からなることを特徴とする請求項1に記載の薄膜素子の転写方法。
- 薄膜素子の転写方法に用いられる転写体であって、
(a)レーザ透過性であるポリエチレンテレフタレート(以下、PET)、ポリイミド(以下、PID)を含むグループから選択された少なくとも1種の物質からなる高分子系ポリマーフィルム、又はガラス材からなる基材と、
(b)前記基材の少なくとも一方の面に備えた、膜厚50nm〜500nmのDLC膜からなる光熱変換層と、
(c)前記基材又は前記光熱変換層上に50nm〜3000nmの膜厚で形成した金属酸化薄膜からなる薄膜素子と、を含むことを特徴とする転写体。 - 前記金属酸化薄膜の表面又は他の層を介してアクリル系、エポキシ系、アミド系、ポリエステル系を含むグループから選択された少なくとも1種の物質からなるホットメルト系接着剤を塗布乾燥してBステージ状態にしてなる接着層を有することを特徴とする請求項5記載の転写体。
- 請求項1に記載の薄膜素子の転写方法により形成されることを特徴とする転写生成物、回路基板、及び表示装置。
- 転写体として請求項5記載の転写体が用いられていることを特徴とする請求項7記載の転写生成物、回路基板、及び表示装置。
- 前記接着層がエポキシ樹脂を必須成分とし溶解性パラメータ(SP)が9〜14の範囲のポリマー若しくはオリゴマーで変性又は混合されていることを特徴とする請求項1記載の薄膜素子の転写方法。
- 前記接着層がエポキシ樹脂を必須成分とし溶解性パラメータが9〜14の範囲のポリマー若しくはオリゴマーで変性又は混合されていることを特徴とする請求項6記載の転写体。
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