(57)【要約】【課題】  硬い平面基板への高精細パターン形成が基板の大型化に伴い困難を増していることに着目し、柔軟性のあるウェブ状基材にロールｔｏロール型のパターン形成法を適用できる方法を提供し、さらに品質・効率を向上する。【解決手段】  ロールｔｏロール工法でウェブ基材の表面上にパターンを形成する工程に引き続いて、形成直後のパターン表面にロール状物体を近接させて表面処理をする。特に研磨専用ロールの構成と動きにより、均一かつ平坦なパターン表面を実現する。これにより、長尺ウェブ基材上に高精細パターンの画像をロールｔｏロールで製造することが可能となり、例えば各種のディスプレイ用途に用いられるパターン形成用基材の大型化や低コスト化に有効に対応できる。【選択図】図１
2007233040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取り状態から引き出されたウェブ状に撓んだ基材の表面上にパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程に引き続いて、パターン形成直後の基材の表面にロール状物体を近接させて表面処理を行うパターン表面処理工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記基材がプラスチックフィルムまたは金属フィルムから成るフレキシブル基材であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記パターン形成工程がフォトリソグラフ法、印刷法、インクジェット法、熱転写法のいずれかまたはそれらの組み合わせによる工程であることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記パターン表面処理工程が研磨による平坦化を主機能とする工程を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記パターン表面処理工程が表面の洗浄または改質を主機能とする工程を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記パターン表面処理工程がパターン表面に近接させるロール状物体を回転および／または揺動させる工程を含むことを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記ロール状物体の回転方向が基材の進行方向と逆方向であることを特徴とする請求項６記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記ロール状物体の揺動がロール軸方向の往復運動であることを特徴とする請求項６記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記研磨による平坦化を主機能とするパターン表面処理工程において、パターンが樹脂より形成される場合の機能ロールの表面を連続発泡タイプの研磨パッドで被覆してあることを特徴とする請求項４記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェブ状に曲がった長尺基材上に高精細パターンの画像を形成する方法に関し、特にパターン形成に引き続いて均一かつ平坦な表面を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高精細画像を高精度に形成する手段は各種検討されている。特に高精細、高品質の画像が大型基材上に安定して実現できれば、例えば大型の表示ディスプレイ用途に適した配線部品や着色部品を安価に提供することができる。以下、液晶ディスプレイの例について述べるが、大型平面へのパターン形成を行う場合には共通の要素技術を包含するものである。
大型液晶ディスプレイが近年大量に作られるようになり、更なる普及を目指して技術開発が続けられているが、多数面採りを目的とした大型化も含めて、大型化のためのコストダウン技術が技術の主要部分を占めるに至っている。
【０００３】
しかし、現在使われているガラス基材の更なる大型化は高精度の装置開発に伴う多くの課題を生み、結果として現行法の延長では飛躍的なコストダウンを望むことが難しい。このため、現行のフォトリソグラフ法の革新だけでなく、印刷法、インクジェット法、熱転写法等の各種の新工法が試みられ始めている（例えば特許文献１参照）。
更に技術開発の対象はパターン形成の主工程だけに留まらず、いったん形成されたパターン表面の平坦化や均一な改質等、ディスプレイパネルの製造工程に繋げる関連の大型対応技術にも向けられており、基材の大型化に伴う技術開発の負荷は飛躍的に増大している。
【特許文献１】特開２００５−３１６３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電子表示ディスプレイの使われ方も多様化してきており、従来の剛性の大きい製品以外に柔らかい製品も望まれる。このためプラスチックフィルム等の柔軟な基材にパターン形成された部品が必要となっている。
そして、柔軟な基材にパターン形成する方法として、従来は硬い基材と同様に、柔軟な基材も一定サイズの枚葉シート状に断裁して、パターン形成装置にて処理することが多かった。これは基材入手の事情もあるが、パターン形成に際して、硬い枚葉シート状の基材に対応する高精度装置を活用する場合に好都合であったことにもよる。
【０００５】
しかし、近年では、柔軟な基材をウェブ状にして使用することにより、ロールｔｏロール型の製造法が容易になりつつあり、量産化効果の大きいウェブ状処理が期待されている。
また、ウェブ状処理は前述の大型化する硬い基材でのパターン形成の難しさを軽減することも併せて期待される。すなわち、プラスチックフィルム等の柔軟な基材をウェブ状で供給し、ロールｔｏロールでパターン形成する技術を実現すれば、単にフレキシブルなディスプレイに適用可能な部材を提供するだけではなく、ガラス等の高剛性基材を大型化してパターン形成する場合の制約を回避することも可能になる。
【０００６】
そこで本発明は、柔軟性のあるウェブ状基材にロールｔｏロール型のパターン形成法を適用する場合の新たな方法を提供することにより、柔軟性のあるウェブ状基材表面に高精細パターンの画像を均一かつ平坦に形成できるパターン形成方法を提供することを目的とする。
また本発明は、硬い平面大型基板上への高精細パターン形成に替えて柔軟なウェブ状基材へのパターン形成方法を提供することにより、少なくとも基材長手方向の更なる大型化にも容易に対応できるパターン形成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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明のパターン形成方法は、巻き取り状態から引き出されたウェブ状に撓んだ基材の表面上にパターンを形成するパターン形成工程と、前記パターン形成工程に引き続いて、パターン形成直後の基材の表面にロール状物体を近接させて表面処理を行うパターン表面処理工程とを有することを特徴とする。
また本発明は前記基材がプラスチックフィルムまたは金属フィルムから成るフレキシブル基材であることを特徴とする。また本発明は前記パターン形成工程がフォトリソグラフ法、印刷法、インクジェット法、熱転写法のいずれかまたはそれらの組み合わせによる工程であることを特徴とする。また本発明は前記パターン表面処理工程が研磨による平坦化を主機能とする工程を含むことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は前記パターン表面処理工程が表面の洗浄または改質を主機能とする工程を含むことを特徴とする。また本発明は前記パターン表面処理工程がパターン表面に近接させるロール状物体を回転および／または揺動させる工程を含むことを特徴とする。また本発明は前記ロール状物体の回転方向が基材の進行方向と逆方向であることを特徴とする。また本発明は前記ロール状物体の揺動がロール軸方向の往復運動であることを特徴とする。
さらに本発明は前記研磨による平坦化を主機能とするパターン表面処理工程において、パターンが樹脂より形成される場合の機能ロールの表面を連続発泡タイプの研磨パッドで被覆してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のパターン形成方法によれば、柔軟性のあるウェブ状基材に対するパターン形成工程に引き続いて、パターン形成直後の基材の表面にロール状物体を近接させて表面処理を行うパターン表面処理工程を設けたことにより、柔軟性のあるウェブ状基材の表面に高精細パターンの画像を均一かつ平坦に形成することができる効果がある。
また、硬い平面大型基板上への高精細パターン形成に替えて柔軟なウェブ状基材へのパターン形成方法を提供することにより、少なくとも基材長手方向の更なる大型化にも容易に対応できる効果がある。
【００１０】
例えば本発明の効果を従来の硬い平面基板上への高精細パターン形成の場合と比較すると、まず、応用面の展開が拡がることは当然である。したがって、液晶ディスプレイをはじめ電子表示ディスプレイに見られるとおり、従来の剛性の大きい製品以外に自由な曲率を設定できる柔らかい特徴を有するディスプレイが可能となる。
また、大型品をロールｔｏロール型のパターン形成工程およびパターン表面処理工程の連続で生産することにより、製造設備のコストと占有面積を効率化するのみならず、ロール巻き、薄型、軽量化の特徴により保管・流通コストも低減するため、環境への負荷を抑制できる。また、品質面においても、パターン形成工程およびパターン表面処理工程ともに、ロールｔｏロールの線状走査による逐次処理特有の均一性の良さが得られるばかりでなく、再付着等による汚染も回避できる。
さらに、インキ、砥粒等の消耗材の節約を図り易く、基材厚さの切り換え対応も平板より容易であることが多いなど、副次的な効果も期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本実施の形態によるパターン形成方法に用いる製造装置の概要を示す説明図であり、ロールｔｏロール製法をウェブ状に撓んだ基材（以下、ウェブ基材という）上で実施するための全体配置を模式的に示している。
図示のように、本製造装置は、ウェブ状基材の巻き出し部（Ａ）、パターン形成部（Ｂ）、パターン表面処理部（Ｃ）、及び巻き取り部（Ｄ）より構成される。なお、図１ではパターン形成部（Ｂ）とパターン表面処理部（Ｃ）の内容は省略している。
【００１２】
巻き出し部（Ａ）のロール２に巻かれたウェブ基材１は巻き取り可能な形態と柔軟性を持つ素材であれば、特に限定する必要は無く、最終用途に合わせて選択できる。一般的に、プラスチックや金属のフィルム状素材が可能である。
フィルム厚さは通常２０μｍから２００μｍ程度であることが多く、フィルム幅と長さは使用するロール幅、装置幅、各部の強度から算定される荷重制限を考慮した範囲で決めれば良い。
巻き出し部（Ａ）から初めはガイドフィルムに導かれて巻き出されたウェブ基材１を搬送ロール４からパターン形成部（Ｂ）へ導く。
【００１３】
パターン形成部（Ｂ）において、パターン形成工程を実行するが、これには各種の方法があり、その方法により形成部の概容が大きく変わるので、図示は省略している。例えば、通常のフォトリソグラフ法であれば、塗工、乾燥、露光、現像、ベイクを主要な工程とし、基材とパターニング材料の種類に応じて、詳細なプロセス項目と条件は変化させる。
また、例えば印刷法でパターニングする場合は、パターン形成部（Ｂ）に印刷機を設置すると共に、上記と同様、基材とパターニング材料の種類に応じて、詳細なプロセス項目と条件を変化させる。パターン形成部（Ｂ）でのパターン形成工程は上記に限定されることはなく、インクジェット法、熱転写法等の一般的なパターン形成手段が適用される。
また、必要に応じて本工程の入口部分において洗浄工程をウェットまたはドライ方式で行うようにしてもよい。さらに本工程の出口部分にパターンを安定・固定化するために必要な場合は、例えばフォトリソグラフ法で記述したベイクに相当する工程を付け加えるようにしてもよい。
【００１４】
次に、パターン形成部（Ｂ）で表面にパターン形成したウェブ基材を引き続きパターン表面処理部（Ｃ）に導く。本工程の一つの機能は形成パターンの表面を平坦化するための研磨である。液晶ディスプレイ等の平面表示ディスプレイにおいて、着色画素表示のための構造の内部に形成される各層の界面は平坦であることが要請される。それ以外の用途においても、積層構造の各構成層に微小突起や表面荒れが存在することは問題である。
また、パターン形成工程（Ｂ）で形成されたパターン７の表面はパターン形成部（Ｂ）の方法、使用材料および工程条件により、微小突起や表面荒れまたは設計上の複数パターンの重なり部が平坦化に好ましくない結果を与えることがある。
そこで、パターン表面処理部（Ｃ）によって表面処理を行い、均一で平坦に表面処理されたパターン８を得る。なお、その詳細は後述する。
【００１５】
次に、パターン表面処理の後、ウェブ基材１は巻き取り部（Ｄ）に巻き取られ、一連の工程が終了する。以後は、製品用途に応じて巻き取りロールから再び巻き出されたウェブ基材に新たな工程を加えるか、場合により巻き取りを省略してさらに次の工程につなげるか、当面は巻き取り状態のまま保管または運搬するなどの選択肢がある。
なお、巻き取りに際しては、次の工程にもよるが、パターン表面と基材裏面との直接接触による汚染やブロッキングを防止するためにカバーフィルムを挟むこともある。
【００１６】
図２は表面処理工程に用いる処理装置を示す斜視図である。
ここでは研磨処理を施す場合の例で説明すると、パターン形成された直後のウェブ基材１が表面処理部に進入し、機能ロール５とバックロール６の間を通過中に研磨処理をする。
機能ロール５の表面は図３に示すとおり、研磨パッド１０で覆ってあり、図２の機能ロール５に示すとおり、このロールは回転および／または揺動させる。
なお、回転の向きは通常はウェブ基材表面上に形成直後のパターン７と接する面で逆方向とすることが望ましい。研磨の摩擦効果を高めることにもよるが、研磨されて発生した微小な異物を下流に運ばないためである。また、揺動はロール軸方向の往復運動をさせる。
【００１７】
研磨条件は対象物により自由に選べるが、例えば着色樹脂の表面の微小突起を除去するための研磨であれば、研磨パッドに微細連続発泡ウレタン、研磨剤スラリーには平均一次粒径５０ｎｍ程度のアルミナを含ませ、ロール側面から定量補給しつつロール５を回転、揺動する。
また、回転、揺動の速さおよび揺動の振幅は、ウェブ基材の送り速度、研磨パッドとパターンとの接触状態により適宜選定する。また、必要とする処理能力に応じて、機能ロールを複数直列に起動させることも可能である。
【００１８】
図３は研磨による平坦化を主機能とする表面処理工程に用いる機能ロールの構成を示す斜視図である。
なお、図示の例は、機能ロール５の芯部９の表面を均一に研磨パッド１０で覆った構造であるが、対象物により、中間にクッション層を挟む構造でも効果的である。
また、研磨パッド表面の劣化による交換は適宜必要になるが、機能ロール５のスペアを差し替えるか、上記に説明した複数の機能ロールを予め備えておき、交互に使用するような方法も可能である。
【００１９】
なお、以上の例では、表面処理機能ロール５を研磨機能のために使う例を上記に述べたが、本発明はそれに限定されるものでは無く、パターン表面処理が洗浄の場合や、他の均一な表面改質を目的とする場合にも同様に適用されるものである。
従って、本発明は硬い平面大型基板上への高精細パターン形成に替えて柔軟なウェブ状基材へのパターン形成方法に新たな機能を加えるものであり、そのための効率的な手段を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態によるパターン形成方法に用いる製造装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態によるパターン形成方法の表面処理工程に用いる処理装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態によるパターン形成方法の表面処理工程に用いる機能ロールの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２１】
１……ウェブ基材、２……巻き出しロール、３……巻き取りロール、４……搬送ロール、５……機能ロール、６……バックロール、７……形成直後のパターン、８……表面処理後のパターン、９……機能ロールの芯部、１０……研磨パッド。
【図１】
2007233040.tif 000003
【図２】
2007233040.tif 000004
【図３】
2007233040.tif 000005