(57)【要約】【課題】  従来の光学的な検出方法では検出が困難であった、絶縁フィルムについて、駆動条件のもとで欠陥となるような箇所であっても検出可能な、絶縁フィルムの欠陥検出方法を提供する。【解決手段】  検査用電極１３上に絶縁フィルム１２を配置するフィルム配置工程と、絶縁フィルム１２上の、検査用電極１３を配置しない側の面に電極１４を設ける電極形成工程と、検査用電極１３と絶縁フィルム１２上に設けられた電極１４との電極間に電圧を印加する電圧印加工程とを含み、前記電極間での放電電流をモニタリングすることで、絶縁フィルム１２の欠陥部の有無を判定することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁フィルムの欠陥検出方法であって、
検査用電極上に前記絶縁フィルムを配置するフィルム配置工程と、
前記絶縁フィルム上の、前記検査用電極を配置しない側の面に電極を設ける電極形成工程と、
前記検査用電極と前記絶縁フィルム上に設けられた前記電極との電極間に電圧を印加する電圧印加工程とを含み、
前記電極間での放電電流をモニタリングすることで、前記絶縁フィルムの欠陥部の有無を判定することを特徴とする絶縁フィルムの欠陥検出方法。
【請求項２】
前記電極形成工程において、前記電極は、前記絶縁フィルム上に取り外し可能な状態で設けられる、請求項１記載の絶縁フィルムの欠陥検出方法。
【請求項３】
前記電極形成工程において、前記電極は、電極パターンが形成された基材を、前記電極パターンが前記絶縁フィルムに接するように重ね合わせて設けられる、請求項１または２記載の絶縁フィルムの欠陥検出方法。
【請求項４】
前記絶縁フィルムとして、キャスティングフィルムを延伸したフィルムを用いる、請求項１から３のいずれか一項に記載の絶縁フィルムの欠陥検出方法。
【請求項５】
絶縁フィルムの一方の面に電極が形成された電極付絶縁フィルムの製造方法であって、
検査用電極上に、絶縁フィルムを配置するフィルム配置工程と、
前記絶縁フィルム上の、前記検査用電極を配置しない側の面に電極を設ける電極形成工程と、
前記検査用電極と前記絶縁フィルム上に設けられた前記電極との電極間に電圧を印加する電圧印加工程とを含み、
前記電圧印加工程における放電によって、前記電極付絶縁フィルムに存在する欠陥部の絶縁性を修復することを特徴とする、電極付絶縁フィルムの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁フィルムとして、キャスティングフィルムを延伸したフィルムを用いる、請求項５記載の電極付絶縁フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、絶縁フィルムの欠陥検出方法および電極付絶縁フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、高分子アクチュエータに用いられる圧電フィルムやタッチパネル用部材のように、絶縁性のフィルム（ポリマーシート）に電極を形成した部材が種々検討されている。高分子アクチュエータは、圧電フィルムである絶縁膜の両面に導電膜からなる電極を形成し、この電極間に電圧を印加することにより、電気エネルギーを運動エネルギーに変えるものである。
【０００３】
圧電フィルムをはじめ、機能性フィルムでは、材料内にある極性基を配向させることで電気特性を向上させようとする。その手段としてフィルムの延伸が行われる。ところがフィルムが結晶性のものである場合には結晶性の部分と非晶性の部分とが混在していたり、延伸によってフィブリル化が進んだ部分とそうでない部分とが混在していたりする。これらに関わる欠陥部を検出することは難しい。また、欠陥部が存在した場合、延伸によって前記欠陥部は、微小で細長く画像で見にくいものとなる。
【０００４】
そこで、目視での確認が困難であるフィルム等の透明や半透明の欠陥部を、光学的に、例えば偏光板を用いた処理画像から検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、画像から検出できるのは、主にピンホールなどの外観異常であり、光学的な画像処理によっても、例えば細いクラック等の欠陥部は、検出することが困難であった。また、検出に屈折率の差を用いた場合には、わずかな屈折率差は検出しづらいものであり、フィルムが薄くなるとさらに検出は難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１４８０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、近年では高分子アクチュエータにおいては、大変位をさせるために、１００Ｖ／μｍ程度の高電界を圧電フィルムに印加する場合も出てきている。そのため、作製段階では欠陥に至っていない箇所であっても、圧電フィルムが数％と大きく変位するため、変形によって破壊し欠陥が生じやすい駆動条件になってきている。また、材料に不均一部が存在すると、部分的に弾性率が低い部分が生じることがある。その部分では、変位の際に他の部分よりも大きく変形し、その結果、圧電フィルムの厚さが部分的に薄くなることがあると考えられる。その結果絶縁破壊が起こりやすくなってしまう。
【０００７】
本発明は、従来の光学的な検出方法では検出が困難であった、駆動条件のもとで欠陥となるような箇所であっても検出可能な、絶縁フィルムの欠陥検出方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の局面は、電極を付与した絶縁フィルムに存在する欠陥部の修復が可能な、電極付絶縁フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の絶縁フィルムの欠陥検出方法は、
検査用電極上に前記絶縁フィルムを配置するフィルム配置工程と、
前記絶縁フィルム上の、前記検査用電極を配置しない側の面に電極を設ける電極形成工程と、
前記検査用電極と前記絶縁フィルム上に設けられた前記電極との電極間に電圧を印加する電圧印加工程とを含み、
前記電極間での放電電流をモニタリングすることで、前記絶縁フィルムの欠陥部の有無を判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の絶縁フィルムの欠陥検出方法の前記電極形成工程において、前記電極は、前記絶縁フィルム上に取り外し可能な状態で設けられることが好ましい。
【００１０】
また、前記電極形成工程において、前記電極は、電極パターンが形成された基材を、前記電極パターンが前記絶縁フィルムに接するように重ね合わせて設けられることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の絶縁フィルムの欠陥検出方法において、前記絶縁フィルムとして、キャスティングフィルムを延伸したフィルムを用いることができる。
【００１２】
本発明の電極付絶縁フィルムの製造方法は、絶縁フィルムの一方の面に電極が形成された電極付絶縁フィルムの製造方法であって、
検査用電極上に、絶縁フィルムを配置するフィルム配置工程と、
前記絶縁フィルム上の、前記検査用電極を配置しない側の面に電極を設ける電極形成工程と、
前記検査用電極と前記絶縁フィルム上に設けられた前記電極との電極間に電圧を印加する電圧印加工程とを含み、
前記電圧印加工程における放電によって、前記電極付絶縁フィルムに存在する欠陥部の絶縁性を修復することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電極付絶縁フィルムの製造方法において、前記絶縁フィルムとして、キャスティングフィルムを延伸したフィルムを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、絶縁フィルムについて、従来の光学的な検出方法では検出が困難であった、駆動条件のもとで欠陥となるような箇所であっても検出可能な、絶縁フィルムの欠陥検出方法を提供する。また、電極を付与した絶縁フィルムに存在する欠陥部の修復が可能な、電極付絶縁フィルムの製造方法を提供することができる。
【００１５】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁フィルムの欠陥検出方法および電極付絶縁フィルムの製造方法の一例を説明する断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第２の実施形態に係る絶縁フィルムの欠陥検出方法および電極付絶縁フィルムの製造方法の一例を説明する断面図である。
【図３】図３は、本発明の電極付絶縁フィルムの製造方法において、絶縁フィルムの欠陥部が修復される過程を説明する模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定および制限されない。なお、以下で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る絶縁フィルムの欠陥検出方法を説明する。まず、図１（ａ）に示すように、基材フィルム１１ａを準備する。つぎに、図１（ｂ）に示すように、基材フィルム１１ａ上に、絶縁フィルム１２を形成する。具体的には、例えば、ＰＥＴフィルム等の基材フィルム１１ａ上に、ドクターブレード等を用いて絶縁性の樹脂材料をキャスト成形することで、絶縁フィルム１２を形成する。
【００１９】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、検査用電極１３を形成した基材フィルム１１ｂを準備する。そして、図１（ｄ）に示すように、形成された絶縁フィルム１２を、基材フィルム１１ａから基材フィルム１１ｂの検査用電極１３が形成された面に転写する。絶縁フィルム１２を転写すると、シワが入りにくいため、好ましい。基材フィルム１１ｂは、最初に絶縁フィルム１２を形成した基材フィルム１１ａよりも、絶縁フィルム１２に対する吸着力が強ければ容易に転写することができるので好ましい。基材フィルム１１ｂとしては、例えば、フジコピアン株式会社製「ＦＩＸＦＩＬＭ」（登録商標）等の、フィルム本体に吸着層を塗工した機能性フィルムを好適に用いることができる。
【００２０】
つぎに、図１（ｅ）に示すように、絶縁フィルム１２を上面にし、その上面に電極１４を形成する。そして、図１（ｆ）に示すように、電源２１および電流計２２を接続し、検査用電極１３と電極１４との間に電源２１によって電圧を印加し、その時に流れる電流を電流計２２でモニタリングする。絶縁フィルム１２に欠陥部があると、前記電極１３、１４間に放電電流が流れるため、放電電流の有無によって欠陥部を検出することができる。また、放電電流の大小によって、絶縁フィルム１２に存在する欠陥部が多いか少ないかを定性的に評価可能である。このときに印加する電圧は、絶縁フィルム１２が製品となった際に印加される電圧（使用電圧）を基準に設定することができる。そして、例えば、「使用電圧＋使用電圧の２０％」の電圧を印加したときの放電電流の有無または放流電流の大きさによって評価を行うことができる。
【００２１】
本発明の電極付絶縁フィルムの製造方法は、図１（ｆ）の状態で検査用電極１３と電極１４との間に電圧を印加し、前記電圧印加工程における放電によって、前記電極付絶縁フィルムに存在する欠陥部の絶縁性を修復するものである。
【００２２】
図３は、本発明の電極付絶縁フィルムの製造方法において、絶縁フィルムの欠陥部が修復される過程を説明する模式断面図であり、絶縁フィルム１２においてフィルム欠陥部１６が存在する部分を拡大して示したものである。図３（ａ）は、検査用電極１３上に転写された、電極形成前の絶縁フィルム１２を示す。図３（ｂ）は、絶縁フィルム１２上に電極１４が形成された状態であり、図１（ｅ）に対応する図である。この状態で、図１（ｆ）に示すようにして、検査用電極１３と電極１４との間に電圧を印加すると、フィルム欠陥部１６の領域において放電電流が流れ、絶縁が破壊される。絶縁フィルム１２上に形成された電極１４は、電圧印加によってフィルム欠陥部１６が絶縁破壊を起こすと、図３（ｃ）に示すように、その部分の電極材１４が蒸発や焼失等によって消失する。また、電極間で放電する際に発生する熱によって、その部分の絶縁フィルムも消失する。このように電極付絶縁フィルムの絶縁は自己修復させることができる。このように本発明では、絶縁フィルムに電圧を印加して、放電電流の有無によって欠陥部を検出し、同時に自己修復機能によってフィルムの絶縁を補修することができる。なお、図３（ｃ）においては、前記部分の絶縁フィルムが消失する場合を示したが、これに限られず、絶縁フィルムが消失せずに変質する場合もある。
【００２３】
本発明において、欠陥検出の対象または欠陥修復の対象となる絶縁フィルム１２としては、絶縁性を有していればよく、圧電フィルムをはじめとする機能性フィルムへの適用が可能である。圧電フィルムの材料としては、例えば、高分子電歪材料を用いることができる。高分子電歪材料は、永久双極子を有する高分子材料であれば、特に限定されない。高分子電歪材料の例としては、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド）、ＰＶＤＦ系の共重合体、例えば、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）およびＰ（ＶＤＦ−ＶＦ）などのコポリマーや、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＤＦＥ）、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＨＦＡ）、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＨＦＰ）およびＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＶＣ）などのターポリマーが挙げられる。ここで、Ｐはポリを、ＶＤＦはビニリデンフルオライドを、ＴｒＦＥはトリフルオロエチレンを、ＣＦＥはクロロフルオロエチレンを、ＣＴＦＥはクロロトリフルオロエチレンを、ＣＤＦＥはクロロジフルオロエチレンを、ＨＦＡはヘキサフルオロアセトンを、ＨＦＰはヘキサフルオロプロピレンを、ＶＣはビニルクロライドを意味する。なかでも、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）が、電圧の印加により大きな歪みが得られる点で特に好ましい。
【００２４】
絶縁フィルム１２の厚さは適宜設定してよいが、例えば数μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。
【００２５】
絶縁フィルム１２は、無延伸フィルムであっても延伸フィルムであってもよい。絶縁フィルム１２を延伸フィルムとする場合には、基材フィルム上にキャスト成形した絶縁フィルムを剥がし、剥がした絶縁フィルムを任意に延伸し、その後、前記延伸したフィルムを別の基材フィルムに圧着固定した後、図１の手順に従って欠陥検出、および欠陥部の修復を行うことができるが、これに限定されない。例えば、基材フィルムが延伸可能である場合には、基材フィルム上に絶縁フィルムをキャスト成形し、基材フィルムごと絶縁フィルムを延伸してもよい。
【００２６】
基材フィルム１１ａは、絶縁フィルム１２の形成が可能であるとともに形成後の絶縁フィルム１２の基材フィルム１１ｂ（検査用電極１３）への転写が可能である限り、任意の適切な材料から形成してよいが、可撓性材料であることが好ましい。かかる可撓性材料の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、セロファン、塩化ビニル、ポリイミド、ポリエステルなどが挙げられる。基材フィルム１１ａの厚さは適宜設定してよいが、例えば数μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。基材フィルム１１ｂは、基材フィルム１１ａと同様のフィルムであってもよいが、前述のように基材フィルム１１ａよりも絶縁フィルム１２に対する吸着力が強ければ容易に転写することができるので好ましい。
【００２７】
検査用電極１３および電極１４の材料（電極材）は、電極として機能し得る限り、任意の適切な導電性材料から形成してよい。かかる導電性材料の例としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔ（白金）、Ｐｔ−Ｐｄ（白金−パラジウム合金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｕ（金）、Ａｕ−Ｐｄ（金パラジウム合金）などの金属材料、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）、ＰＰｙ（ポリピロール）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）などの有機導電性材料などが挙げられる。このうち、有機導電性材料は、クラックが導入され難いので好ましい。また、検査用電極１３および電極１４のパターンは、蒸着、スパッタ、印刷等の方法により形成することができる。有機導電性材料は、インクを調製して刷毛塗り、マスクを用いたスプレー塗装、あるいはインクの粘度が高い場合にはスクリーン印刷等の方法で電極を形成することができる。検査用電極１３のパターンおよび電極１４のパターンの厚さは、使用する導電性材料などに応じて適宜設定してよいが、例えば２０ｎｍ〜１０μｍ程度とすることができる。本実施形態では、検査用電極１３は再度の使用が可能であるが、このような場合、厚みは１００ｎｍ以上あることが好ましく、かつ、固めの金属で形成されることが好ましい。電極１４は、例えば、絶縁フィルム１２をアクチュエータとして用いる場合には、そのままアクチュエータの電極として用いることができる。この場合、電極１４は薄いほうが好ましく、２０ｎｍ程度であるとよい。電極１４の材料は、柔らかいほうが好ましく、金属の場合はアルミニウム、銅、金等があげられるが、有機導電性材料を電極として用いることがより好ましい。
【００２８】
また、絶縁フィルム１２をアクチュエータとして用いる場合は、絶縁フィルム１２を積層した積層体とすることも好ましい。積層化することで、電圧を印加した際に発生する力を十分大きくすることができる。積層化する場合、絶縁フィルム１２は、積層前の段階で各フィルムの表裏に電極を形成しておいてもよい。あるいは、電極パターンを絶縁フィルム１２の片面にのみ形成し、それを交互に積層し、その後に各フィルムを熱圧着してもよい。この場合、積層するだけで、結果的に絶縁フィルム１２の表裏に電極パターンが形成されることとなる。本実施形態においては、絶縁フィルム１２を基材フィルム１１ｂの検査用電極１３が形成された面に転写するとき、後に取り外しが可能なように仮固定としておき、前記欠陥検出による検査および欠陥部の修復を行った後に、電極１４付の絶縁フィルム１３を取り外して積層し、積層体とすればよい。
【００２９】
従来は、絶縁フィルムの検査を行った場合であっても、画像では見えない欠陥部や潜在的な欠陥部の検出は困難であった。潜在的な欠陥部とは、例えば、駆動してみないとわからないような欠陥部を含む。これらの欠陥部は、積層化を行った後や駆動時に欠陥部として認識されるようになることが問題である。本発明の絶縁フィルムの欠陥検出方法によると、画像では見えない欠陥部や潜在的な欠陥部の検出が可能である。また、本発明の電極付絶縁フィルムの製造方法によると、これらの欠陥部の自己修復が可能である。したがって、本発明の適用により、歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
（第２の実施形態）
図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る絶縁フィルムの欠陥検出方法を説明する。まず、図２（ａ）に示すように、基材フィルム１１ａを準備する。つぎに、図２（ｂ）に示すように、基材フィルム１１ａ上に、絶縁フィルム１２を形成する。具体的には、例えば、ＰＥＴフィルム等の基材フィルム１１ａ上に、ドクターブレード等を用いて絶縁性の樹脂材料をキャスト成形することで、絶縁フィルム１２を形成する。
【００３１】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、検査用電極１３を形成した基材フィルム１１ｂを準備する。そして、図２（ｄ）に示すように、形成された絶縁フィルム１２を、基材フィルム１１ａから基材フィルム１１ｂの検査用電極１３が形成された面に転写する。絶縁フィルム１２を転写すると、シワが入りにくいため、好ましい。
【００３２】
つぎに、図２（ｅ）に示すように、さらに、電極１５のパターンが形成されている別の基材フィルム１１ｃを準備する。そして、図２（ｆ）に示すように、電極１５が絶縁フィルム１２に接するように基材フィルム１１ｃを重ね合わせることで、絶縁フィルム１２上に電極１５を設ける。
【００３３】
つぎに、図２（ｇ）に示すように、電源２１および電流計２２を接続し、検査用電極１３と電極１５との間に電源２１によって電圧を印加し、その時に流れる電流を電流計２２でモニタリングする。絶縁フィルム１２に欠陥部があると、前記電極１３、１５間に放電電流が流れるため、放電電流の有無によって欠陥部を検出することができる。また、放電電流の大小によって、絶縁フィルム１２に存在する欠陥部が多いか少ないかを定性的に評価可能である。
【００３４】
本実施形態においては、電極１５のパターンが形成されている別の基材フィルム１１ｃを用いることで、欠陥検出の対象となる絶縁フィルム上に電極パターンを形成することなく、絶縁フィルム内の欠陥部の検出および評価を行うことができる。電極形成された基材フィルムを用いることで、欠陥検出の対象となる絶縁フィルムの両面に電極を形成する必要がなくなるので、工数を半分にすることができ、検出作業の効率化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  基材フィルム
１２  絶縁フィルム
１３  検査用電極
１４  電極
１５  電極
１６  フィルム欠陥部
２１  電源
２２  電流計
【図１】
2015197391.tif 000003
【図２】
2015197391.tif 000004
【図３】
2015197391.tif 000005