CN103227013A

CN103227013A - 导电性薄膜卷的制造方法

Info

Publication number: CN103227013A
Application number: CN2013100277630A
Authority: CN
Inventors: 藤野望; 鹰尾宽行; 石桥邦昭
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: TWI527686B; TW201336676A; KR20130086550A; CN103227013B; JP2013151718A; JP5787779B2; US20130186547A1; KR101399703B1

Abstract

本发明提供一种导电性薄膜卷的制造方法，为了解决具备薄膜基材、透明导体层、金属层的导电性薄膜的导电性薄膜卷的邻接金属层之间压接的问题，提出了如下方法，其包含工序A、工序B、工序C；工序A中，边退卷薄膜基材的第一卷，边在薄膜基材的一个表面层叠第一透明导体层、第一金属层，得到第一层叠体；工序B中，边退卷第二卷边在空气中输送第一层叠体，在第一金属层的表面形成氧化覆膜层并得到第二层叠体；工序C中，边退卷第三卷，边在薄膜基材的另一表面层叠第二透明导体层、第二金属层，制造第三层叠体并得到第四卷。由于氧化覆膜层的作用效果不会发生压接。

Description

导电性薄膜卷的制造方法

技术领域

本发明涉及导电性薄膜卷的制造方法。

背景技术

已知有导电性薄膜，其具备薄膜基材、分别形成于薄膜基材的两面的透明导体层、和形成于各透明导体层上的金属层（专利文献1：日本特开2011-60146）。这种导电性薄膜用于触摸屏时，通过对金属层与透明导体层进行蚀刻加工从而在触摸输入区域的边缘部形成布线，能够实现窄边框。但是，在将导电性薄膜卷曲成导电性薄膜卷时，有邻接的金属层之间压接（blocking）的问题。压接是指，金属层之间因压力而粘着。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-60146号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于，解决在导电性薄膜卷中邻接的导电性薄膜的金属层之间压接的问题。

用于解决问题的方案

（1）本发明的导电性薄膜卷的制造方法具备工序A、工序B、工序C。工序A包含工序A1、工序A2、工序A3、工序A4。在工序A1中准备第一卷。第一卷为薄膜基材卷绕而成的。在工序A2中边退卷第一卷边在薄膜基材的一个表面层叠第一透明导体层。在工序A3中在第一透明导体层上层叠第一金属层。然后，制造包含薄膜基材、第一透明导体层和第一金属层的第一层叠体。在工序A4中卷绕第一层叠体并制造第二卷。第二卷为第一层叠体卷绕而成的。工序B包含工序B1、工序B2。在工序B1中边退卷第二卷边在空气中输送第一层叠体，从而在第一金属层的表面形成氧化覆膜层。氧化覆膜层包含第一金属层的氧化物。然后，制造包含薄膜基材、第一透明导体层、第一金属层和氧化覆膜层的第二层叠体。在工序B2中卷绕第二层叠体并制造第三卷。第三卷为第二层叠体卷绕而成的。工序C包含工序C1、工序C2、工序C3。在工序C1中边退卷第三卷边在薄膜基材的另一表面层叠第二透明导体层。在工序C2中在第二透明导体层上层叠第二金属层。然后，制造包含薄膜基材、第一透明导体层、第一金属层、氧化覆膜层、第二透明导体层和第二金属层的第三层叠体。在工序C3中卷绕第三层叠体并制造第四卷。第四卷为第三层叠体卷绕而成的。第四卷相当于导电性薄膜卷。

（2）本发明的导电性薄膜卷的制造方法中，工序B中的在空气中输送第一层叠体的时间为3分钟~20分钟。

（3）本发明的导电性薄膜卷的制造方法中，第一金属层和第二金属层为铜层。此时，氧化覆膜层包含氧化铜（I）。氧化铜（I）也叫做氧化亚铜，用Cu₂O来表示。

（4）本发明的导电性薄膜卷的制造方法中，氧化覆膜层中的氧化铜（I）的含量为50重量%~100重量%。

（5）本发明的导电性薄膜卷的制造方法中，形成第一透明导体层的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或者氧化铟-氧化锌复合氧化物中的任一种。形成第二透明导体层的材料也是同样。

（6）本发明的导电性薄膜卷的制造方法中，第一透明导体层、第一金属层、第二透明导体层和第二金属层均利用溅射法制造。

发明的效果

根据本发明，解决了导电性薄膜卷的金属层之间压接的问题。

附图说明

图1为本发明的制造方法的工序A的说明图。

图2为本发明的制造方法的工序B的说明图。

图3为本发明的制造方法的工序C的说明图。

图4的（a）为第一层叠体的示意性截面图、（b）为第二层叠体的示意性截面图、（c）为第三层叠体的示意性截面图。

具体实施方式

［导电性薄膜卷的制造方法］

本发明的导电性薄膜卷的制造方法包含工序A、工序B、工序C。工序A示于图1中。工序A包含工序A1、工序A2、工序A3、工序A4。在工序A1中，如图1所示，准备薄膜基材11卷绕而成的第一卷12。在工序A2中，边退卷第一卷12，边在薄膜基材11一个表面层叠自第一靶材13飞散的物质，从而得到第一透明导体层14。接着，在工序A3中，在第一透明导体层14上，层叠自第二靶材15飞散的物质从而得到第一金属层16。然后，得到由薄膜基材11、第一透明导体层14和第一金属层16构成的第一层叠体17。接着，在工序A4中，卷绕第一层叠体17并得到第二卷18。第二卷18为第一层叠体17卷绕而成的。

工序B示于图2中。工序B包含工序B1、工序B2。在工序B1中，如图2所示，边退卷第二卷18边在空气中输送第一层叠体17，从而在第一金属层16的表面形成氧化覆膜层19。氧化覆膜层19包含第一金属层16的氧化物。然后，得到由薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16和氧化覆膜层19构成的第二层叠体20。接着，在工序B2中，卷绕第二层叠体20从而得到第三卷21。第三卷21为第二层叠体20卷绕而成的。

工序C示于图3中。工序C包含工序C1、工序C2、工序C3。在工序C1中，如图3所示，边退卷第三卷21，边在薄膜基材11的另一表面层叠自第三靶材22飞散的物质从而得到第二透明导体层23。接着，在工序C2中，在第二透明导体层23上层叠自第四靶材24飞散的物质从而得到第二金属层25。然后，得到由薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16、氧化覆膜层19、第二透明导体层23和第二金属层25构成的第三层叠体26。接着，在工序C3中，卷绕第三层叠体26并得到第四卷27。第四卷27为第三层叠体26卷绕而成的。第四卷27相当于导电性薄膜卷。

由本发明的制造方法制造的导电性薄膜卷（第四卷27）由于氧化覆膜层19的作用效果，第一金属层16与第二金属层25不会压接。因此，卷绕第四卷27时不需要插入薄衬纸（slipsheet）。第四卷27的第一金属层16与第二金属层25不会压接的理由推测如下。由于邻接的第一金属层16与第二金属层25之间介设有不具有自由电子的氧化覆膜层19，从而第一金属层16与第二金属层25不会形成金属键。因此，第一金属层16与第二金属层25不会压接。有代表性的氧化覆膜层19为氧化铜层。

本发明的制造方法只要包含工序A、工序B、工序C，在能得到本发明的效果的范围内，可以在各工序之间、或者工序A之前或工序C之后包含其他工序。

［工序A］

在工序A中，优选使用图1所示的溅射装置28。在工序A中，如图1所示，边使薄膜基材11卷绕而成的第一卷12经由导向辊29退卷，边使薄膜基材11在成膜辊30上卷绕。在卷绕在成膜辊30上的薄膜基材11上层叠自第一靶材13飞散的透明导体，从而得到第一透明导体层14（工序A2），所述第一靶材13由透明导体构成。接着，在同一个箱31内，在第一透明导体层14上层叠自第二靶材15飞散的金属，从而得到第一金属层16（工序A3），所述第二靶材15由金属构成。将得到的由薄膜基材11、第一透明导体层14和第一金属层16构成的第一层叠体17经由导向辊32卷绕，得到第二卷18（工序A4）。第二卷18为第一层叠体17卷绕而成的。第一层叠体17的示意性截面图示于图4的（a）中。第一层叠体17为在薄膜基材11上层叠有第一透明导体层14和第一金属层16的层叠体。

在薄膜基材11上层叠第一透明导体层14的步骤（工序A2）和在第一透明导体层14上层叠第一金属层16的步骤（工序A3），优选如图1所示，在一个箱31内连续进行。通过在一个箱31内连续进行前述的两个步骤，可以提高薄膜基材11与第一透明导体层14的密合性。还可以提高第一透明导体层14与第一金属层16的密合性。进而可以减少混入薄膜基材11与第一透明导体层14层间的异物。还可以减少混入第一透明导体层14与第一金属层16层间的异物。第一透明导体层14的层叠和第一金属层16的层叠优选利用溅射法来进行。但并不限于溅射法，也可以使用蒸镀法、离子镀法。

图1所示的溅射装置28例如具备用于制造低压环境（例如：1×10^-5Pa~1Pa）的箱31（chamber）、输送自第一卷12退卷的薄膜基材11的导向辊29、和能够控制温度的成膜辊30。进而溅射装置28具备以与成膜辊30相对的方式配置的、与直流电源（未图示）连接的第一靶材13。另外，在第一靶材13的下游侧具备以与成膜辊30相对的方式配置的、与直流电源（未图示）连接的第二靶材15。进而溅射装置28具备输送第一层叠体17的导向辊32。

溅射法中，例如使用图1的溅射装置28，在低压气体中在成膜辊30与第一靶材13之间施加直流电压从而使低压气体等离子化，使等离子中的阳离子轰击负极的第一靶材13。使通过阳离子的轰击而自第一靶材13的表面飞散的原子或分子附着在薄膜基材11上。对于第二靶材15也是同样。

图1的溅射装置28中，例如，作为第一靶材13使用包含氧化铟和氧化锡的烧结体靶材，作为第二靶材15使用无氧铜（Oxygen-free Copper）靶材。这种情况下，可以在薄膜基材11上连续层叠由氧化铟锡（ITO：Indium Tin Oxide）构成的第一透明导体层14和由铜构成的第一金属层16。

［工序B］

在工序B中，优选使用图2所示的重卷装置33。在工序B中，如图2所示，边使第一层叠体17卷绕而成的第二卷18经由导向辊34退卷，边在空气中输送（工序B1）。在空气中输送第一层叠体17，从而在第一金属层16的表面形成氧化覆膜层19。将形成氧化覆膜层19后的、由薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16和氧化覆膜层19构成的层叠体称为第二层叠体20。将第二层叠体20经由导向辊35卷绕并得到第三卷21（工序B2）。第三卷21为第二层叠体20卷绕而成的。在工序B中，从第二卷18的退卷到第三卷21的卷取的输送中，由于空气中氧气的作用使得第一金属层16的表面自然氧化并形成氧化覆膜层19。第二层叠体20的示意性截面图示于图4的（b）中。第二层叠体20为在薄膜基材11上层叠有第一透明导体层14、第一金属层16和氧化覆膜层19的层叠体。

第一金属层16为铜层时，在工序B1中铜层的表面被氧化并形成氧化铜（I）。氧化铜（I）为用化学式Cu₂O表示的一价的氧化铜。氧化覆膜层19中氧化铜（I）的含量优选为50重量%~100重量%，进一步优选为60重量%~100重量%。氧化覆膜层19通常除了氧化铜（I）以外还含有铜（未被氧化的铜）、氧化铜（II）（氧化铜：CuO）、碳酸铜、氢氧化铜等。为了防止压接，氧化覆膜层19的厚度优选为1nm以上（例如1nm~15nm）。

工序B1中，图2所示的从第二卷18到第三卷21的输送距离D（未图示），优选为10m~150m，进一步优选为20m~100m。图2所示的第一层叠体17的输送速度V优选为1m/分钟~50m/分钟，进一步优选为5m/分钟~20m/分钟。图2所示的第一层叠体17的输送时间T用下式表示：输送时间T（分钟）＝输送距离D（m）/输送速度V（m/分钟）。第一层叠体17的输送时间T优选为3分钟~20分钟，进一步优选为5分钟~15分钟。第一层叠体17的输送时间T不足3分钟时，有着第一金属层16的表面无法充分形成氧化覆膜层19的担心。这种情况下，有着防止压接的效果变得不充分的担心。第一层叠体17的输送时间T超过20分钟时，有着工序B的生产效率低下的担心。工序B1中，输送第一层叠体17时，室内气氛为通常的空气（大气）即可，气压优选为88,000Pa~105,000Pa，气温优选为10℃~50℃，相对湿度优选为15%RH~95%RH。在上述条件下实施工序B时，能够得到用于防止压接所必要的充分的氧化覆膜层19。

［工序C］

在工序C中，优选使用如图3所示的溅射装置36。在工序C中，如图3所示，边使第二层叠体20卷绕而成的第三卷21经由导向辊37退卷，边以薄膜基材11在外侧的方式使第二层叠体20在成膜辊38上卷绕。在卷绕在成膜辊38上的薄膜基材11上层叠自第三靶材22飞散的透明导体，从而得到第二透明导体层23（工序C1），所述第三靶材22由透明导体构成。接着，在同一个箱39内，在第二透明导体层23上层叠自第四靶材24飞散的金属，从而得到第二金属层25（工序C2），所述第四靶材24由金属构成。将得到的由薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16、氧化覆膜层19、第二透明导体层23和第二金属层25构成的第三层叠体26经由导向辊40卷绕并得到第四卷27（工序C3）。第四卷27是由第三层叠体26卷绕而成的。第四卷27相当于导电性薄膜卷。工序C1的在薄膜基材11上层叠第二透明导体层23的步骤条件与前述工序A2的步骤条件相同。另外，工序C2的在第二透明导体层23上层叠第二金属层25的步骤条件与前述工序A3的步骤条件相同。第三层叠体26的示意性截面图示于图4的（c）中。第三层叠体26为在薄膜基材11一个表面层叠有第一透明导体层14、第一金属层16、氧化覆膜层19，在另一表面层叠有第二透明导体层23和第二金属层25的层叠体。

［薄膜基材］

如图4所示，薄膜基材11直接支撑第一透明导体层14和第二透明导体层23。薄膜基材11的厚度例如为20μm~200μm。薄膜基材11的材料优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚环烯烃或聚碳酸酯。薄膜基材11可以在表面具备用于提高薄膜基材11与第一透明导体层14的密合性的易粘接层（未图示）。另外，薄膜基材11可以在表面具备用于提高薄膜基材11与第二透明导体层23的密合性的易粘接层（未图示）。另外，薄膜基材11可以在表面具备用于调节薄膜基材11的反射率的折射率调节层（index-matching layer，未图示）。另外，薄膜基材11可以在表面具备用于防止薄膜基材11的表面刮伤的硬涂层（未图示）。

［透明导体层］

如图4所示，第一透明导体层14形成于薄膜基材11的一个表面。第一透明导体层14由透明导体构成。第二透明导体层23形成于薄膜基材11的另一面。第二透明导体层23由透明导体构成。作为透明导体可以使用在可见光区域的透射率高、每单位面积的表面电阻低的材料。对于可见光区域的透射率，例如最高透射率为80%以上。每单位面积的表面电阻例如为500欧姆/平方（ohms per square）以下。

形成第一透明导体层14的材料优选为氧化铟锡（ITO；Indium Tin Oxide）、氧化铟锌或氧化铟-氧化锌复合氧化物。形成第二透明导体层23的材料也是同样。第一透明导体层14的厚度优选为15nm~80nm。第二透明导体层23的厚度也是同样。

［金属层］

如图4所示，第一金属层16形成于第一透明导体层14的表面。第一金属层16的材质优选为铜，但不限于铜。第二金属层25形成于第二透明导体层23的表面。第二金属层25的材质优选为铜，但不限于铜。第一金属层16用于：在将导电性薄膜用于例如触摸屏时，对第一金属层16和第一透明导体层14进行蚀刻加工，在触摸输入区域的边缘部形成布线。第二金属层25的用途也是同样。

第一金属层16的厚度优选为20nm~300nm，进一步优选为25nm~250nm。第一金属层16的厚度不足20nm时，有着第一金属层16不能成为完整的膜的担心。另外，即便得到第一金属层16的完整的膜，也有电阻变得过高的担心。第一金属层16的厚度超过300nm时，有着生产效率低下的担心。通过使第一金属层16的厚度处于上述范围，可以使形成的布线的宽度变细。第二金属层25的厚度也是同样。

［氧化覆膜层］

如图4所示，氧化覆膜层19由第一金属层16的表面在空气中自然氧化而形成。随着氧化覆膜层19的厚度变厚，第一金属层16的厚度变薄。第一金属层16由铜构成的情况下，在工序B中，在空气中输送时铜的表面自然氧化并形成氧化铜（I）。氧化铜（I）为用化学式Cu₂O表示的一价的氧化铜。氧化覆膜层19中的氧化铜（I）的含量优选为50重量%~100重量%，进一步优选为60重量%~100重量%。氧化覆膜层19中氧化铜（I）的含量不足50重量%时，有着无法得到充分的防止压接的效果的担心。氧化覆膜层19通常除了氧化铜（I）以外还含有铜（未被氧化的铜）、氧化铜（II）（氧化铜：CuO）、碳酸铜、氢氧化铜等。氧化覆膜层19的厚度优选为1nm以上（例如1nm~15nm）。氧化覆膜层19的厚度不足1nm时，有着氧化覆膜层19无法完全覆盖第一金属层16的表面的担心。这种情况下，有着无法得到充分的防止压接的效果的担心。氧化覆膜层19的厚度超过15nm时，在工序B中的输送时间变长，有着生产效率低下的担心。

实施例

［实施例］

（工序A）将由薄膜基材11构成的第一卷12设置在溅射装置28（图1)中（工序A1)。薄膜基材11为厚度100μm、长度1000m的聚环烯烃薄膜（日本Zeon公司制“ZEONOR”（注册商标））。使溅射装置28的箱31的气氛为压力0.4Pa的氩气气氛。作为第一靶材13使用包含氧化铟和氧化锡的烧结体靶材、作为第二靶材15使用无氧铜（Oxygen-free Copper）靶材。边退卷第一卷12，边在薄膜基材11的一个表面层叠第一透明导体层14（工序A2）。第一透明导体层14为厚度20nm的氧化铟锡层。接着，在第一透明导体层14上层叠第一金属层16（工序A3）。第一金属层16为厚度50nm的铜层。将得到的第一层叠体17（薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16）卷取成第二卷18（工序A4）。

（工序B）自溅射装置28中取出第二卷18并设置在重卷（rewind）装置33（图2）中。边退卷第二卷18，边在空气中输送5分钟（工序B1）。此时，输送距离D为50m、输送速度V为10m/分钟。此时，气压为102,700Pa、气温为24℃、相对湿度为60%RH。通过空气中的输送引起的自然氧化，在第一金属层16的表面形成了包含氧化铜（I）的氧化覆膜层19。氧化覆膜层19的厚度为1.8nm，氧化覆膜层19中的氧化铜（I）的含量为80重量%。氧化覆膜层19中的氧化铜（I）以外的成分为未被氧化的铜、氧化铜（II）、氢氧化铜、碳酸铜。将得到的第二层叠体20（薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16、氧化覆膜层19）卷取成第三卷21（工序B2）。

（工序C）将由第二层叠体20构成的第三卷21设置在图3的溅射装置36中。作为第三靶材22使用包含氧化铟和氧化锡的烧结体靶材，作为第四靶材24使用无氧铜（Oxygen-free Copper）靶材。边退卷第三卷21，边在薄膜基材11的另一表面层叠第二透明导体层23（工序C1）。第二透明导体层23为厚度20nm的氧化铟锡层。接着，在第二透明导体层23上层叠第二金属层25（工序C2）。第二金属层25为厚度50nm的铜层。工序C1的第二透明导体层23的溅射条件与工序A2相同。另外，工序C2的第二金属层25的溅射条件与工序A3相同。将得到的第三层叠体26（薄膜基材11、第一透明导体层14、第一金属层16、氧化覆膜层19、第二透明导体层23、第二金属层25）卷取成第四卷27（工序C3）。

对得到的导电性薄膜卷（即第四卷27）进行压接的评价。得到的导电性薄膜卷（第四卷27）上未发生压接，即便对退卷的第三层叠体26的表面进行观察，也没有发现因压接导致的伤痕。

［比较例］

除了没有实施工序B（边退卷第二卷边在空气中输送的工序）以外，与实施例同样地制作导电性薄膜卷。得到的导电性薄膜卷上发生压接，导电性薄膜退卷时，产生破坏压接的剥离音。另外，在透明导体层的表面发现因压接导致的许多伤痕。

［测定方法］

［氧化覆膜层19的厚度、氧化铜（I）的含量］

使用X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy）分析装置（PHI公司制“QuanteraSXM”），测定氧化覆膜层19的厚度和氧化铜（I）的含量。

［导电性薄膜卷的压接性］

自导电性薄膜卷退卷导电性薄膜并对导电性薄膜的表面进行观察，从而确认压接的有无。发生压接时，退卷时产生破坏压接的剥离音，在透明导体层的表面产生因压接导致的许多伤痕。

［透明导体层的厚度、金属层的厚度、薄膜基材的厚度］

利用透射电子显微镜（日立制作所制“H-7650”）对截面进行观察并测定透明导体层的厚度和金属层的厚度。使用膜厚计（Peacock公司制数显千分表（digital dial gauge）DG-205）测定薄膜基材的厚度。

产业上的可利用性

对由本发明的导电性薄膜卷的制造方法得到的导电性薄膜的用途没有限制。由本发明的导电性薄膜卷的制造方法得到的导电性薄膜适合用于触摸屏、尤其是电容式触摸屏。

Claims

1.一种导电性薄膜卷的制造方法，其具备工序A、工序B和工序C；

所述工序A包含：

准备薄膜基材卷绕而成的第一卷的工序A1，

接着，边退卷所述第一卷，边在所述薄膜基材的一个表面层叠第一透明导体层的工序A2，

接着，在所述第一透明导体层上层叠第一金属层从而制造第一层叠体的工序A3，和

接着，将所述第一层叠体卷绕从而制造第二卷的工序A4；

所述工序B包含：

边退卷所述第二卷边在空气中输送所述第一层叠体，并在所述第一金属层的表面形成包含所述第一金属层的氧化物的氧化覆膜层从而制造第二层叠体的工序B1，和

接着，将所述第二层叠体卷绕从而制造第三卷的工序B2；

所述工序C包含：

边退卷所述第三卷，边在所述薄膜基材的另一表面层叠第二透明导体层的工序C1，

接着，在所述第二透明导体层上层叠第二金属层从而制造第三层叠体的工序C2，和

接着，将所述第三层叠体卷绕从而制造第四卷的工序C3。

2.根据权利要求1所述的导电性薄膜卷的制造方法，其中，在所述工序B中，在空气中输送所述第一层叠体的时间为3分钟~20分钟。

3.根据权利要求1所述的导电性薄膜卷的制造方法，其中，所述第一金属层和所述第二金属层为铜层，所述氧化覆膜层包含氧化铜（I）。

4.根据权利要求3所述的导电性薄膜卷的制造方法，其中，所述氧化覆膜层中的所述氧化铜（I）的含量为50重量%~100重量%。

5.根据权利要求1所述的导电性薄膜卷的制造方法，其中，形成所述第一透明导体层的材料和形成所述第二透明导体层的材料为氧化铟锡、氧化铟锌或者氧化铟-氧化锌复合氧化物中的任一种。

6.根据权利要求1所述的导电性薄膜卷的制造方法，其中，所述第一透明导体层、所述第一金属层、所述第二透明导体层和所述第二金属层均利用溅射法制造。