(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状絶縁性基材の片面もしくは両面に形成され、クラックによりお互いに分離された多数本の線状の導電性薄膜の配線を備えており、導電性薄膜のクラックが非導体で塞がれていることを特徴とする導電性薄膜付きフィルム。
【請求項２】
前記フィルム状絶縁性基材の破壊ひずみが、前記導電性薄膜の破壊ひずみより大きい請求項１記載の導電性薄膜付きフィルム。
【請求項３】
導電性薄膜を、破壊ひずみが該導電性薄膜の破壊ひずみよりも大きいフィルム状絶縁性基材の片面もしくは両面に形成して材料とし、該材料を一方向に引っ張り、引っ張り方向に垂直なクラックを多数生じさせ、お互いに分離された多数本の線状の導電性薄膜の配線を形成し、材料の引っ張りは少なくとも前記導電性薄膜がバックリング破壊が生じる以内に留め、除荷後も一方向導電性を保つことを特徴とする導電性薄膜付きフィルムの製造方法。
【請求項４】
前記材料の引っ張りは少なくとも基材が塑性変形を起こすまで行い、除荷後も一方向導電性を保つことを特徴とする請求項３に記載の導電性薄膜付きフィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細に分離された線状の導電性薄膜／基材系全般に関わる。導電性薄膜の膜厚や基材の厚さの範囲には幅があるが、本発明においては特に厚さによる適応制限は受けない。
【０００２】
【従来の技術】
近年、導電性薄膜材料は産業のいたるところで広く使われている。特に透明導電性薄膜材料は、液晶ディスプレイなどのマトリクス駆動のための電極として用いられ、需要が急激に高まってきている。一般的な液晶ディスプレイの断面を図６に示した。通常、透明導電性薄膜（以下、特にことわらない限り“導電膜”と呼ぶ）２０は、液晶ディスプレイに用いられる場合、液晶２２を挟み込んでいる２枚のガラス板２１それぞれの片面に形成される。また最近では、ディスプレイ自体の軽量化、フレキシブル化のためガラス板の代わりにプラスチック板（フィルム）が使われる場合がある。この場合も、導電膜はやはり、２枚のプラスチック板（フィルム）それぞれに片面に形成される。
【０００３】
しかしながら、ディスプレイのマトリクス駆動のための電極として用いるには、始め等方的な導電膜は、非常に面倒なパターンエッチングなどにより、図７（ａ）に示すように透明導電性薄膜２０は電気的に孤立した細長い短冊状要素の列に加工され、各要素は駆動回路に接続される。
加工を施された導電膜（付きガラス板）は、図７（ｂ）に示すように互いに９０度ずらして配置される。任意のディスプレイマトリクス要素（ｉ，ｊ）に電圧を付加する場合、片面のｉ番目の短冊状要素と他の片面のｊ番目の要素に電圧を付加させることにより行う。
【０００４】
つまり通常、導電膜は均一かつ電気的に等方的に作製されるため、これをディスプレイの電極として用いる場合、一方向に細分化するためのリソグラフィ、パターンエッチングなどの加工工程が必要となる。
実際、この加工にはパターンエッチング前に、パターン形成のためマスキングや光硬化性樹脂への露光など付随する工程も多く、かつそれぞれの工程に高い精度が要求せられるため、製造工程でしばしば問題となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の問題点に着目してなされたものであり、その課題とするところは導電性薄膜をリソグラフィ、エッチングなどの複雑な工程を経ずに簡便な方法で隣り合った配線との電気的絶縁性を有した導電性薄膜付きフィルムを提供することである。本発明により、例えば、液晶ディスプレイを製造する際の工程が大幅に簡略化され、製造コストの大幅な低下が期待できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が提供する手段は、先ず請求項１においては、フィルム状絶縁性基材の片面もしくは両面に形成され、クラックによりお互いに分離された多数本の線状の導電性薄膜の配線を備えており、導電性薄膜のクラックが非導体で塞がれていることを特徴とする導電性薄膜付きフィルムである。
【０００７】
又、請求項２においては、前記フィルム状絶縁性基材の破壊ひずみが、前記導電性薄膜の破壊ひずみより大きい請求項１記載の導電性薄膜付きフィルムである。
【０００８】
又、請求項３においては、導電性薄膜を、破壊ひずみが該導電性薄膜の破壊ひずみよりも大きいフィルム状絶縁性基材の片面もしくは両面に形成して材料とし、該材料を一方向に引っ張り、引っ張り方向に垂直なクラックを多数生じさせ、お互いに分離された多数本の線状の導電性薄膜の配線を形成し、材料の引っ張りは少なくとも前記導電性薄膜がバックリング破壊が生じる以内に留め、除荷後も一方向導電性を保つことを特徴とする導電性薄膜付きフィルムの製造方法である。
【０００９】
又、請求項４においては、前記材料の引っ張りは少なくとも基材が塑性変形を起こすまで行い、除荷後も一方向導電性を保つことを特徴とする請求項３に記載の導電性薄膜付きフィルムの製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において、まず一般的に薄膜／基材からなる２層構造の材料において基材の破壊ひずみが薄膜のそれよりも大きい場合、薄膜／基材系を一方向に引っ張った時に薄膜に生じるクラックについて述べる。
【００１３】
図１は、薄膜／基材系の材料を一方向に引っ張った時の説明図で、（ａ）は引っ張りが薄膜１の臨界ひずみ以下の場合、（ｂ）は引っ張りが臨界ひずみ以上の場合である。薄膜１の引っぱり臨界ひずみまでは薄膜１、基材２とも同程度に延びるが、ひずみが薄膜１の臨界値に達すると、薄膜１のみに引っぱり方向に直角なクラックが生じる。さらに引っぱり続けると、薄膜／基材間の付着が残っていれば、界面でのずり応力を通して薄膜１は引っ張られ、さらなるクラック３が薄膜表面にほぼ均等に生じ、薄膜１は一方向に細長い短冊状要素が連続して並んだ状態となる。
【００１４】
次に、導電性薄膜／フィルム（基板）状絶縁性基材の場合について述べる。一般的に導電性薄膜の引っ張り臨界ひずみの方がフィルム（基板）状絶縁性基材のそれよりも小さいので、上述したように一方向に引っ張ることにより導電性薄膜にクラックが生じ、薄膜は一方向に細長い短冊状要素の列となる。この時、短冊の長辺方向（引っ張り方向に直角）の抵抗は膜が破壊する前とほとんど変わらず低いままであるが、各短冊要素はクラックによって電気的に絶縁しているので、始めは等方的に導電性をもった導電性薄膜が、短辺方向（引っ張り方向）には抵抗値は大きなものとなる。従って、一方向に細長い短冊状要素の列は、多数本の線状の導電性薄膜の配線となる。
これにより、導電膜が形成された導電性薄膜付きフィルム（基板）は、短冊状要素に加工された多数本の導電性薄膜の配線を備える一方向透明導電性薄膜付きフィルム（基板）として作用するものであり、そのまま液晶ディスプレイなどをマトリックス駆動可能な電極となる。
【００１５】
【実施例】
次に本発明に係わる、一方向透明導電性薄膜付きフィルム（板）とその製造方法の実施例を、図面を基にさらに詳細に説明する。
【００１６】
＜実施例１＞
具体的な材料として、フィルム（板）状絶縁性基材に厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを、導電性薄膜としてＩＴＯ薄膜を、巻取り製膜装置を用いて基材片面に全面一様に形成したものを試料として用いた。ＩＴＯ薄膜の厚さは１５０ｎｍであった。ＩＴＯ膜の表面電気抵抗測定にはロレスタＡＰ（三菱油化）を用いた。製膜した試料について表面電気抵抗測定をした結果、膜の面内方向でほば一定な３００Ω／□という値を得た。
【００１７】
次に、この試料を一方向引張り試験機にセットしＩＴＯ薄膜にクラックが生じるまで引っ張った（約２．２％）。このときＩＴＯ薄膜に生じたクラックを図２に示す。クラックによって、薄膜は一方向に細長い短冊状要素が並んだものとなっていることがわかる。つづいて、この試料を試験機から外して除荷し表面電気抵抗測定を通常の方法で行った。測定にはロレスタＡＰ（三菱油化）を用いて、四端子方による抵抗値測定を行った。結果を図３に示す。図の横軸はクラックと四端子プローブとの角度のずれを示している。プローブとクラックが平行の時、ずれは０度である。縦軸は測定した抵抗値を、クラックを挟まない０度のときの抵抗値で規格化したものの、対数値である。クラック方向では初期抵抗値とあまり変わらないが、そこからわずかに角度がずれると急激な抵抗の増加を示しており、極めてシャープな一方向導電特性を持つことが分かる。しかしながら、このような鋭い一方向導電特性を持たせるためには材料の最終引張り率に注意を要する。すなわち、本実施例で用いたＩＴＯ／ＰＥＴ系の場合、ＩＴＯには約１．０％でクラックが生じるが、この引張り率で試験機から外し除荷してしまうと、ＰＥＴフィルムの弾性によりクラックが再び閉じて導電性が復活し、一方向導電特性はほぼ消えてしまう。つまり、除荷した後もクラックが閉じないよう、基材の降伏ひずみ以上に引っ張り、基材が塑性変形を起こすまで行うことが重要である。本実施例でもちいたＰＥＴフィルムの降伏ひずみは約２．０％であったため、上述したように、約２．２％まで引っ張った試料では、除荷後も鋭い一方向導電特性を保ち続けた。
【００１８】
あるいは、他の理由により基材が降伏するまで引っ張らない場合は、透明導電性薄膜付きフィルム（板）材料を所望の値まで引っ張った後、引っ張った状態で薄膜の上にあらたに不導体のコーティングを行い、クラックを不導体で塞いでしまう、という方法が有効である。また、残留ひずみは大きいが、材料を引っ張ったままの状態でディスプレー電極として用いてもクラックは開口しているので一方向導電特性は保たれる。
【００１９】
ところで上述したように、薄膜の破壊は、先ず、引張り方向に垂直なクラック状の破壊が多数生じる。さらに引張りを続けると、今度は引張り方向に平行な破壊が多数生ずる。図４にこれらの破壊の生じた状態を示す。
この破壊は、引張り方向に垂直な方向にはポアッソン効果によって薄膜、基材ともに圧縮される際、薄膜と基材ではポアッソン比が異なる（通常は（基材のボアッソン比）＞（薄膜のボアッソン比））ために起こる圧縮破壊であり、本明細書中では、この破壊を、バックリング破壊と呼ぶ。
【００２０】
材料をこの破壊が生じるまで引張ると、クラック４方向の高導電特性が失われてしまうため、最終引張り率は、パックリング破壊５が生じる以前に留めることが重要である。ちなみに、本実施例の材料の場合でも、初期バックリング破壊は、５％を越えた辺りから見られ、そのぐらいの高引っ張り状態になると、クラック方向の表面抵抗値の増加が見られた。
【００２１】
尚、本実施例に用いた材質以外の材料についても、基材の破壊ひずみが薄膜のそれよりも大きい場合、本発明は有効である。また、基材の両面に導電性薄膜を形成し、クラックを生じさせ利用することも可能である。
【００２２】
＜実施例２＞
次に、実施例１で作製した一方向導電フィルムを用いて液晶ディスプレイを作成した。図５はこのディスプレイを平面で表した概念図で、（ａ）は全体の平面概念図、（ｂ）は部分拡大した平面概念図である。本発明に係る一方向性導電フイルム以外の部分については、図６や図７に示した従来の液晶ディスプレイと同じ構造で、又作成方法も同様である。
【００２３】
まず、実施例１で得られた一方向性導電フィルムを上部電極用と下部電極用の２枚を用意した。その後駆動用上部電極８、下部電極７を設けた。電極７、８は、金属材料をフィルムに蒸着し、通常のフォトリソ技術によるパターニング、エッチング等により設けた。この時各電極間は１本以上のクラック（上部電極用）１０、（下部電極用）９で電極間が電気的に絶縁されるように作成した。つぎに、液晶パネルを構成する２枚のガラス板（導電性なし）にこれらのフィルムをそれぞれ貼り付け、さらにこの２枚のガラス板を上部電極用を上側にし、それぞれ９０度回転して貼り付けた。なお、このとき上下の各電極に接続されている短冊状の薄膜配線の交差部分が、表示マトリックス要素６となる。また、ガラスを張り付けるに際して、事前に通常の液晶パネルの作成方法と同様にして２ガラス間の内側に当たる側に配向膜形成、配向処理しておいた。つぎに、液晶封入等を実行し液晶パネルとした。これを実験用の簡易マトリクス駆動回路（６４ｐｉｘｅｌ＊６４ｐｉｘｅｌ、３６ｄｐｉ）に接続しディスプレー表示を行った。その結果、液晶ディスプレーとして精度良く、良好なマトリクス駆動が見られ、本発明の有用性が確認された。
【００２４】
【発明の効果】
本発明により、始めは等方的に導電性を持った導電性薄膜付きフィルム（板）を、エッチングなどの複雑な工程を使わず、単に一方向に引っ張ることにより、電気的に孤立した一方向に細長い短冊状要素の列に加工し、一方向（透明）導電性薄膜付きフィルム（板）を作製することが可能となる。
これにより、例えば、液晶ディスプレーを製造する際の工程が大幅に簡略化され、製造コストの大幅な低下が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄膜／基材系の材料を一方向引っ張りにより生じる薄膜クラックの説明図であり、（ａ）は引っ張りが薄膜の臨界ひずみ以下の場合の説明図、（ｂ）は引っ張りが臨界ひずみ以上の場合の説明図。
【図２】ＩＴＯ薄膜／ＰＥＴフィルム試料を約２．２％引っ張った後、薄膜に生じたクラックの模様を表した平面図。
【図３】ＩＴＯ／ＰＥＴ試料の２．２％引っ張り後の表面電気抵抗の面内異方性を表した特性図。
【図４】ＩＴＯ薄膜に生じたバックリング破壊の模様を表した平面図。
【図５】一方向透明導電性薄膜付きフィルムによる液晶ディスプレイのマトリックス駆動例を示す概念図。
【図６】一般的な液晶ディスプレイの概念を断面で表す説明図。
【図７】一般的な液晶ディスプレイ電極とそのマトリックス駆動を表す説明図で、（ａ）は透明導電性薄膜と基板と液晶との相互関係を示す説明図、（ｂ）はディスプレイマトリックス要素の相互関係を表す説明図。
【符号の説明】
１・・・薄膜
２・・・基材
３・・・クラック
４・・・クラック
５・・・バックリング破壊
６・・・表示マトリックス要素
７・・・駆動用下部電極
８・・・駆動用上部電極
９・・・下部電極用クラック
１０・・・上部電極用クラック
２０・・・透明導電性薄膜
２１・・・ガラス板（プラスチックフィルム板）
２２・・・液晶
【図１】
0004374642.tif 000002
【図２】
0004374642.tif 000003
【図３】
0004374642.tif 000004
【図４】
0004374642.tif 000005
【図５】
0004374642.tif 000006
【図６】
0004374642.tif 000007
【図７】
0004374642.tif 000008