CN107210092A - 带导电层的基板、触摸面板用带透明电极的基板及它们的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可提高防晃眼特性和蚀刻特性这两者的带导电层的基板、其制造方法、触摸面板用带透明电极的基板。一种带导电层的基板(Fa),其是在透明膜基板(1)的至少单面上依次形成有薄膜基底层(2)、金属氧化物层(3)和第1金属层(4)的带导电层的基板,其特征在于,上述薄膜基底层(2)是以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分的层,上述金属氧化物层(3)是以镍和铜的氧化物作为主要成分的层,第1金属层(4)是以金、银、铜中的至少1种作为主要成分的层,满足下述的关系式(1)~(3):(1)上述薄膜基底层(2)的膜厚为20nm以下,(2)上述金属氧化物层(3)的膜厚为80nm以下,(3)上述薄膜基底层(2)的膜厚≤上述金属氧化物层(3)的膜厚。
Description
技术领域
本发明涉及在透明膜基板上形成有导电层的带导电层的基板、触摸面板用带透明电极的基板及它们的制造方法。
背景技术
在触摸面板或显示器等显示设备、LED等发光设备、太阳能电池等受光设备中使用的带透明电极的基板中,作为薄膜电阻而表现的电特性的控制是重要的。作为这样的透明电极的材料,大多使用以氧化铟作为主要成分的透明导电性氧化物。通过在氧化铟中添加氧化锡等金属氧化物,能够赋予各种特性。
作为一般的带透明电极的基板的结构,已知有在膜等软质基板上形成透明电极薄膜并进行图案化而得到的结构,但氧化铟那样的透明导电性氧化物为了结晶化而需要高温制膜或需要制膜后的热处理,其温度根据膜基板的耐热性来决定,此外由于透明导电性氧化物的导电性比金属的导电性差,所以,使用了透明导电性氧化物的透明电极的电特性必然以8×10-5~3×10-4Ωcm作为界限。
另一方面,作为更低电阻的透明电极用材料,设计出了分散有金属纳米线的树脂或金属网,且面向实用化的引进正在盛行。特别是金属网是如专利文献1中记载的那样,通过将金属布线制成10μm以下、特别是5μm以下的线宽的细线,从而制成网状且透光性(透明)的金属网。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-186632号公报
专利文献2:日本特开2008-311565号公报
专利文献3:日本特开2002-246788号公报
专利文献4:日本特开平10-307204号公报
发明内容
发明所要解决的问题
可是,由于触摸面板设置在显示器表面上,其视觉辨认性成为大的课题。特别是在金属细线图案的情况下,要求改善晃眼,尤其是在使用铜的情况下,除了晃眼以外还要求改善其褐色的色调。根据膜的朝向,也有防晃眼措施仅在一面就可以的情况,但是在1片膜的两面将铜进行制膜的情况下,基材与金属层的界面、金属层的最表面的防晃眼措施成为必须。
作为金属层的防晃眼的以往的技术,公开了层叠黑色金属层的技术(专利文献2、3、4)。
专利文献2是提高电磁波屏蔽护罩的视觉辨认性的技术,由于在对触摸面板要求的5μm以下的细线图案中其功能没有有效地工作,所以没有设想5μm以下的线宽的制作。此外,在层叠黑色金属氧化物层的方法中,容易设想黑色金属氧化物层与金属布线部的蚀刻速度的差变大,在5μm以下的细线化中存在课题,可以说难以将本专利文献的技术直接适用于触摸面板用。
在专利文献3中,公开了在透明膜基板上介由透明基底层依次层叠有黑色金属氧化物层和金属层的电磁波护罩。在设置有金属网的电极的触摸面板的情况下,不具有作为透明导电层的透明基底层,用于提高密合性的透明无机层的层叠从成本的观点出发不优选。此外,对于5μm以下的细线化,各层的蚀刻速率、蚀刻时间变得重要,由于没有考虑这点,所以认为无法适应于触摸面板用。
在专利文献4中,公开了形成有镍和铜的氧化物层或氮化物层作为遮光层的第1层、形成有镍和铜的合金或它们的氮化物或碳化物作为第2层的带遮光层的基板。可是,虽然在滤色器层上形成有ITO等膜状的透明导电层,但是没有设想由通过层叠金属层并蚀刻而进行细线化时的金属层与遮光层的蚀刻时间的差所产生的侧面蚀刻。进而,仅公开了关于20μm左右的线宽,可以说没有设想触摸面板用的5μm宽的细线网电极。
为了抑制来源于金属光泽的晃眼,变得需要表面处理、或防晃眼层(黑色层)。特别是为了在透明膜基板与金属层之间形成蚀刻速率低的防晃眼层,同时通过蚀刻形成线宽为5μm以下的细线导电图案(细线网电极),需要控制各层的蚀刻速率、蚀刻时间。
该情况下,黑色层的蚀刻速率与金属层的蚀刻速率的差大,课题是达成防晃眼与蚀刻速率、蚀刻时间这两者。在以往的黑色层上将金属层制膜时,蚀刻特性与防晃眼特性存在折衷的关系,若增加黑色层的金属氧化物量或金属氮化物量来提高防晃眼特性,则蚀刻速率下降,产生细线网电极的侧面蚀刻。在形成触摸面板用的线宽为5μm以下的细线导电图案的情况下,要求满足这两个特性。
本发明的目的是提供可提高防晃眼特性与蚀刻特性这两者的带导电层的基板、其制造方法、触摸面板用带透明电极的基板。
用于解决问题的方法
第1发明(技术方案1)的带导电层的基板,其是在透明膜基板的至少单面上依次形成有薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层的带导电层的基板,其特征在于,
上述薄膜基底层是以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分的层,上述金属氧化物层是以镍和铜的氧化物作为主要成分的层,第1金属层是以金、银、铜中的至少1种作为主要成分的层,且满足下述的关系式(1)~(3):
(1)上述薄膜基底层的膜厚为20nm以下,
(2)上述金属氧化物层的膜厚为80nm以下,
(3)上述薄膜基底层的膜厚≤上述金属氧化物层的膜厚。
第1发明可以采用以下那样的各种形态。
(a)满足上述薄膜基底层的1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比≤上述金属氧化物层的1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比的关系式。
(b)在上述第1金属层上进一步层叠有以金、银、铜中的任一者作为主要成分的第2金属层。
(c)满足上述金属氧化物层的距离表面1/4的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比<上述金属氧化物层的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比的关系式。
(d)满足上述薄膜基底层的距离与上述金属氧化物层之间的界面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比<上述金属氧化物层的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比的关系式。
(e)上述第1金属层的膜厚为10nm以上且500nm以下,上述第2金属层的膜厚为100nm以上且10μm以下,上述薄膜基底层、上述金属氧化物层、上述第1金属层、上述第2金属层的膜厚的合计为10μm以下。
第2发明(技术方案7)的触摸面板用带透明电极的基板,其特征在于,其是将上述(b)中记载的带导电层的基板中的第1、第2金属层形成为细线化成1~10μm的线宽的细线网电极且开口率为90%以上的细线网电极。
第3发明(技术方案8)的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,其是在透明膜基板的至少单面上依次形成薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层的带导电层的基板的制造方法,其具有以下工序:薄膜基底层形成工序,形成以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分且膜厚为20nm以下的薄膜基底层;黑化层形成工序,形成以镍和铜的氧化物作为主要成分且膜厚为80nm以下的金属氧化物层;和金属层形成工序,在金属氧化物层上形成以金、银、铜中的至少1种作为主要成分的第1金属层。
该带导电层的基板的制造方法的发明也可以采用以下那样的工序。
(f)进一步具有金属层层叠工序,即,在上述第1金属层上形成以金、银、铜中的任一者作为主要成分的第2金属层。
(g)关于由将上述薄膜基底层和上述金属氧化物层通过溅射进行层叠时的氧流量/功率密度算出的值,薄膜基底层小于金属氧化物层。
(h)由上述氧流量/功率密度算出的值在薄膜基底层中为0以上且14以下,在金属氧化物层中为9以上且27以下。
(i)制膜时的压力为0.6Pa以下。
第4发明(技术方案13)的带导电层的基板的制造方法,其是制造上述(b)中记载的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,在上述金属层形成工序中,通过溅射而形成第1金属层,在上述金属层层叠工序中,通过电解镀覆而形成第2金属层。
第5发明(技术方案14)的触摸面板用带透明电极的基板的制造方法,其具有电极形成工序,即,将通过上述第3发明所述的带导电层的基板的制造方法制造的带导电层的基板中的薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层形成为被细线化成1~10μm的线宽的细线网电极。
第6发明(技术方案15)的触摸面板用带透明电极的基板的制造方法,其具有电极形成工序,即,将通过上述(f)中记载的带导电层的基板的制造方法制造的带导电层的基板中的薄膜基底层、金属氧化物层、第1金属层及第2金属层形成为被细线化成1~10μm的线宽的细线网电极。
发明效果
根据第1发明的带导电层的基板,将以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分的薄膜基底层作为20nm以下的透明或半透明的具有防晃眼功能的膜进行层叠,在其上将以镍和铜的氧化物作为主要成分的金属氧化物层作为80nm以下的透明或半透明的具有防晃眼功能的膜进行层叠。由此,能够通过薄膜基底层和金属氧化物层双重地抑制第1金属层的晃眼。
在如上述那样双重地抑制金属层的晃眼的关系上,与没有形成薄膜基底层的情况相比,能够提高薄膜基底层与金属氧化物层的蚀刻特性。其结果是,能够兼顾蚀刻特性的提高和防晃眼效果的提高,能够制作满足迄今为止为折衷的两个特性的基板。
根据第2发明的触摸面板用带透明电极的基板,由于在透明膜基板上依次层叠基底薄膜层、金属薄膜层、第1金属薄膜层、第2金属层,将第1、第2金属层通过图案化形成为1~10μm宽的金属网电极,所以能够提供具有防止晃眼的金属网电极的触摸面板用带透明电极的基板。
根据第3发明的带导电层的基板的制造方法,由于通过溅射而层叠薄膜基底层与金属氧化物层,所以能够形成稳定的品质的薄膜基底层和金属氧化物层。
根据第4发明的带导电层的基板的制造方法,由于通过溅射而形成第1金属层,通过电解镀覆而层叠第2金属层,所以与第1金属层相比能够较厚地形成稳定品质的第2金属层。
根据第5发明的触摸面板用带透明电极的基板的制造方法,能够将通过溅射而层叠的薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层通过蚀刻而形成为1~10μm的线宽的细线网电极。
根据第6发明的触摸面板用带透明电极的基板的制造方法,能够将通过溅射而层叠的薄膜基底层、金属氧化物层、第1金属层和第2金属层通过蚀刻而形成为1~10μm的线宽的细线网电极。
附图说明
图1是本发明的实施方式所述的带导电层的基板和触摸面板用带透明电极的基板的制造方法的说明图,(A)是在透明膜基板之上层叠有薄膜基底层、金属氧化物层和金属层的带导电层的基板的截面图,(B)是在其上将抗蚀剂图案化的中途状态的截面图,(C)是进一步实施了电解镀覆的中途状态的截面图,(D)是除去了抗蚀剂的中途状态的截面图,(E)是进行蚀刻而形成细线网电极而成的触摸面板用带透明电极的基板的截面图。
图2是本发明的实施方式所述的带导电层的基板和触摸面板用带透明电极的基板的制造方法的说明图,(A)是在透明膜基板之上层叠有薄膜基底层、金属氧化物层和金属层的带导电层的基板的截面图,(B)是进一步层叠有薄膜状金属物层的带导电层的基板的截面图,(C)是在上述的带导电层的基板之上将抗蚀剂图案化的中途状态的截面图,(D)是进行蚀刻而形成细线网电极的中途状态的截面图,(E)是将抗蚀剂除去而完成的触摸面板用带透明电极的基板的截面图。
图3是在实施例1中对透明膜基板、薄膜基底层和金属氧化物层进行分析并将XPS的处理时间(横轴)与“C”和“Ni+Cu”在主要成分中所占的含有比率(%)(纵轴)图表化而得到的线图。
图4是表示在实施例1中分析的薄膜基底层和金属氧化物层中的O/(Ni+Cu)的分析结果的线图。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式参照附图进行说明。
实施方式
在图1、图2中图示了本发明的实施方式所述的带导电层的基板、触摸面板用带透明电极的基板和它们的制造方法。
[带导电层的基板、触摸面板用带透明电极的基板的构成]
图1中所示的带导电层的基板Fa是在透明膜基板1上依次层叠有薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4(第1金属层)的基板。
图1中所示的触摸面板用带透明电极的基板Fc是在上述的带导电层的基板Fa的表面形成薄的细线网状的金属层5(第2金属层)后,将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,由薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4和金属层5形成细线网电极的基板。
图2中所示的带导电层的基板Fb是在与上述同样的带导电层的基板Fa的表面通过电解镀覆形成有薄膜状金属层5A(第2金属层)的基板。图2中所示的触摸面板用带透明电极的基板Fc是将带导电层的基板Fb的薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4和薄膜状金属层5A进行蚀刻而形成有包含金属层5的细线网电极的基板。
[透明膜基板1]
构成透明膜基板1的透明膜只要至少在可见光区域为无色透明、且在透明电极层形成温度下具有耐热性,则其材料没有特别限定。作为透明膜的材料,可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯系树脂、环烯烃系树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、纤维素系树脂等。其中,优选聚酯系树脂,特别优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯。
透明膜基板1的厚度没有特别限定,但优选为10μm~400μm,更优选为20μm~200μm。由于若厚度为上述范围内,则透明膜基板1可具有耐久性和适度的柔软性,所以能够在其上将各透明介电体层及透明电极层通过Roll to Roll(辊对辊)方式以高生产率进行制膜。作为透明膜基板1,优选使用通过利用双轴拉伸使分子取向而提高了杨氏模量等机械特性和耐热性的基板。
通常,拉伸膜由于由拉伸引起的应变残留在分子链中,所以具有在被加热时发生热收缩的性质。为了降低这样的热收缩,已知有如下的双轴拉伸膜(低热收缩膜),即,通过调整拉伸的条件或拉伸后的加热来缓和应力,将热收缩率降低至0.2%左右或其以下,同时提高热收缩开始温度。从抑制带透明电极的基板的制造工序中的由基材的热收缩而引起的不良情况的观点出发,还提出了使用这样的低热收缩膜作为基材。
这里,虽然省略了图示,但也可以是在透明膜基板1的单面或两面形成有硬涂层等功能性层的基板。为了使透明膜基板1具有适度的耐久性和柔软性,硬涂层的厚度优选为1~10μm,更优选为3~8μm,进一步优选为5~8μm。硬涂层的材料没有特别限制,可以适当使用涂布氨基甲酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、有机硅系树脂等并使其固化而得到的材料等。此外,为了提高密合性,也可以在透明膜基板1上层叠易粘接层。
[薄膜基底层2]
在透明膜基板1上形成有薄膜基底层2。薄膜基底层2是以蚀刻特性变得良好、防晃眼、提高色调、与膜基板的密合性作为目的的层。所谓蚀刻特性良好,是薄膜基底层2与金属氧化物层3的2层的蚀刻时间的合计为金属层4的蚀刻时间的0.05倍以上且6倍以内,优选为0.1倍以上且3倍以内,更优选为0.5倍以上且2倍以内。
若薄膜基底层2与金属氧化物层3的2层的蚀刻时间的合计为金属层4的蚀刻时间的0.05倍以下,则薄膜基底层2为非常容易蚀刻的状况且处于非常容易产生薄膜基底层2的侧面蚀刻的状况,难以控制蚀刻。
另一方面,若薄膜基底层2与金属氧化物层3的2层的蚀刻时间的合计为金属层4的蚀刻时间的6倍以上,则薄膜基底层2的蚀刻要花费时间,金属层4被侧面蚀刻,无法细线化。金属层4的蚀刻速率为薄膜基底层2与金属氧化物层3的蚀刻速率的1倍以上且30倍以内,优选为2倍以上且25倍以内,更优选为3倍以上且20倍以内,进一步优选大于3倍且15倍以内,由此,通过抑制在进行图案化为细线网时的侧面蚀刻,能够形成细线网电极。
薄膜基底层2以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分。所谓主要成分是指镍及铜或它们的氧化物占膜成分的90%以上。通过使用镍铜,优点是在使用铜作为金属层4、金属层5的情况下,能够以利用氯化铁水溶液等的1液进行蚀刻、容易制作蚀刻速率接近的层。在剩余10%的范围内,也可以含有银、钨、钛、铬等金属。
薄膜基底层2的膜厚优选为2nm以上且20nm以下,进一步优选为3nm以上且18nm以下,进一步优选为4nm以上且15nm以下。由于若膜厚过薄,则透明膜基板1与金属氧化物层3接触而形成蚀刻速率慢的膜,所以优选为2nm以上的膜厚。另一方面,由于若膜过厚,则产生晃眼,所以从防晃眼的观点出发不合适。
薄膜基底层2的制膜方法没有特别限定,但优选溅射。为了提高膜基板1与薄膜基底层2的密合性,也可以适当进行等离子体处理等前处理。制膜条件不是通过氩氧比来控制的,而是优选根据由氧流量(sccm)/功率密度(w/cm2)算出的值进行制膜。薄膜基底层2的蚀刻速率及晃眼的程度仅通过氩/氧无法控制,优选通过制膜功率和此时的氧量进行控制。由氧流量(sccm)/功率密度(w/cm2)算出的值优选为0以上且14以下。上述值大时,防晃眼的效果变大,但另一方面由于蚀刻速率变得非常慢而不适合细线化,所以不优选为14以上。
此外,关于膜的深度方向的分布,从晃眼、蚀刻特性的观点出发,优选越接近透明膜基板1则O/(Ni+Cu)比越大。具体而言,优选“薄膜基底层2的距离表面1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比”小于“金属氧化物层3的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比”,更优选为2/3以下,更优选为1/2以下(参照表1、图4)。
这是由于,O/(Ni+Cu)的值越大则越有防晃眼效果,但与此相对,蚀刻速率变得越慢。为了防止膜基板1侧的晃眼,通过将O/(Ni+Cu)大的膜部分层叠于膜基板1侧,能够层叠满足防晃眼效果和蚀刻特性这两者的膜。
并且,优选满足薄膜基底层2的1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比≤金属氧化物层3的1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比的关系。此外,优选满足薄膜基底层2的距离与金属氧化物层3之间的界面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比<金属氧化物层3的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比的关系(参照表1、图4)。
[金属氧化物层3]
在薄膜基底层2上形成金属氧化物层3。金属氧化物层3是以防晃眼及提高色调作为目的的层。
金属氧化物层3以镍和铜的氧化物作为主要成分。主要成分是指镍和铜的氧化物占膜成分的90%以上。在剩余10%的范围内,也可以含有银、钨、钛、铬等金属。通过使用镍铜,具有以下优点:在使用铜作为金属层4、或金属层5的情况下,能够以利用氯化铁水溶液等的1液进行蚀刻、容易制作蚀刻速率接近的层等。
金属氧化物层3的膜厚优选为10nm以上且80nm以下,进一步优选为11nm以上且60nm以下,进一步优选为12nm以上且40nm。若膜厚过薄,则看不到防晃眼及色调提高的效果。另一方面,由于若膜过厚,则蚀刻要花费时间,所以从细线化的观点出发不优选。另外,为了防止透光性的下降,薄膜基底层2与金属氧化物层3的膜厚的合计优选设定为100nm以下。
金属氧化物层3的制膜方法优选溅射,但并不限定于溅射。制膜条件不是通过氩氧比而控制的,优选根据由氧流量(sccm)/功率密度(w/cm2)算出的值进行制膜。金属氧化物层3的晃眼的程度仅通过氩/氧无法控制,优选通过制膜功率和此时的氧量进行控制。由氧流量(sccm)/功率密度(w/cm2)算出的值优选为9以上且27以下。上述值大时,防晃眼的效果变大,但另一方面由于蚀刻速率变得非常慢而不适合细线化,所以不优选为27以上。
此外,关于膜的深度方向的分布,从晃眼、蚀刻特性的观点出发,优选越接近膜基板1则O/(Ni+Cu)比越大。具体而言,优选“金属氧化物层3的距离表面1/4的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比”小于“金属氧化物层3的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比”,更优选为2/3以下,更优选为1/2以下(参照表1、图4)。
这是由于,虽然O/(Ni+Cu)的值越大越具有防晃眼效果,但是蚀刻速率变得越慢。为了防止膜基板1侧的晃眼,通过将O/(Ni+Cu)大的膜部分层叠于膜基板1侧,能够层叠满足防晃眼效果和蚀刻特性这两者的膜。
将以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分的薄膜基底层2作为20nm以下的透明或半透明的具有防晃眼功能的膜进行层叠,在其上将以镍和铜的氧化物作为主要成分的金属氧化物层3作为80nm以下的透明或半透明的具有防晃眼功能的膜进行层叠。由此,能够以薄膜基底层2和金属氧化物层3双重地抑制金属层4(第1金属层)的晃眼。
在如上述那样双重地抑制金属层4的晃眼的关系上,与没有形成薄膜基底层2的情况相比,能够提高薄膜基底层2和金属氧化物层3的蚀刻特性。其结果是,能够兼顾蚀刻特性的提高和防晃眼效果的提高,能够制作满足迄今为止为折衷的两个特性的基板。
[金属层4(第1金属层)]
在金属氧化物层3上形成金属层4(第1金属层)。金属层4是以赋予导电性作为目的的膜。金属层4以铜、银或金作为主要成分。主要成分是指铜、银或金占膜成分的90%以上。在剩余10%的范围内,为了提高耐腐蚀性提高等特性,也可以含有其他金属或掺杂物质。金属层4的制膜方法没有规定,但优选化学镀覆、电解镀覆、溅射,特别优选溅射。
金属层4的膜厚优选为10nm以上且500nm以下,更优选为50nm以上且300nm以下,进一步优选为80nm以上且200nm以下。若膜厚过薄,则电阻没有充分变低。另一方面,为500nm以上时,若膜过厚,则从生产率的观点出发不优选。
[金属层5(第2金属层)]
在金属层4上根据需要适当形成金属层5(第2金属层)。金属层5是以通过层叠于金属层4上而降低电阻作为目的的膜。金属层5以铜、银或金作为主要成分。主要成分是指铜、银或金占膜成分的90%以上。在剩余10%的范围内,为了提高耐腐蚀性提高等特性,也可以含有其他金属或掺杂物质。金属层5的制膜方法没有规定,但优选化学镀覆、电解镀覆,特别优选电解镀覆。
在图1中所示的例子中,通过在带导电层的基板Fa的表面以抗蚀剂6形成细线网电极的负型图案,通过电解镀覆形成金属层5,之后将抗蚀剂6除去后将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻而制作触摸面板用带透明电极的基板Fc。
在图2中所示的例子中,通过在带导电层的基板Fa的表面制膜出薄膜状金属层5A而制作带导电层的基板Fb,在该带导电层的基板Fb表面以抗蚀剂6形成细线网电极的正型图案,将薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4和薄膜状金属层5A进行蚀刻,由此制作触摸面板用带透明电极的基板Fc。
金属层5的膜厚优选为100nm以上且10μm以下,更优选为200nm以上且5000nm以下,进一步优选为500nm以上且3000nm以下。若膜厚过薄,则电阻没有充分变低。另一方面,若为10μm以上时,膜过厚,则从生产率的观点、进行细线化的观点出发不优选。金属层5的线宽优选为1~10μm,特别优选为1~5μm。
[带导电层的基板的制造方法]
[薄膜基底层2~金属层4为止的制造工序]
图1、图2是表示带导电层的基板和触摸面板用带透明电极的基板的制造方法的一个例子的说明图。
如图1的(A)中所示的那样,形成薄膜基底层2~金属层4为止的制造工序(带导电层的基板Fa的制造工序)并不限定于下述的例子,但对于通过溅射法进行制膜的一个例子进行记载。
关于薄膜基底层2,将透明膜基板1设置于Roll to Roll方式的溅射装置的腔室内,并将由Ni-Cu合金形成的靶安置在腔室内。然后,开始抽真空,一达到5×10-4Pa以下就以50℃的温度进行脱气处理而除去由膜产生的气体。在充分进行脱气后,向腔室内供给氩-氧混合气体(例如,纯度优选为99.8%以上)。氩:氧的比率根据制膜功率密度的不同而不同。
在上述[薄膜基底层2]的栏中记载的范围内进行研究,决定氩:氧。
溅射时的腔室内的压力也会大大影响黑化层(薄膜基底层2)的均匀性、层叠速度及(Ni-Cu-O)化合物的含氧量。在本发明中,优选为0.05Pa以上且0.6Pa以下。进一步优选为0.10Pa以上且0.35Pa以下。
靶即Ni-Cu合金的组成比没有特别限定。然而,优选使用Ni:Cu=80重量%~20重量%:20重量%~80重量%,纯度优选为99.99重量%以上。此外,通过适当选择靶即Ni-Cu合金的组成比,能够决定(Ni-Cu-O)化合物中的Ni与Cu的组成比。此外,可以通过调整氧气的供给量来调整(Ni-Cu-O)化合物中的氧的含量。另外,靶不限定于Ni-Cu合金,也可以使用Ni-Cu-X,即X为任意的1种或2种以上的元素的例如3元系合金、4元系合金等包含Ni和Cu的多元系物质。
之后,在不破坏真空的情况下,进行金属氧化物层3的制膜。此时优选在与薄膜基底层2不同的腔室中进行连续制膜。这是为了避免因一度破坏真空而使薄膜基底层2的表面氧化。
向腔室内供给氩-氧混合气体(例如,纯度优选为99.8%以上)。氩:氧的比率根据制膜功率密度的不同而不同。在上述[金属氧化物层3]的栏中记载的范围内进行研究,决定氩:氧。
溅射时的腔室内的压力也会大大影响黑化层(金属氧化物层3)的均匀性、层叠速度及(Ni-Cu-O)化合物的含氧量。在本实施方式中,优选为0.05Pa以上且0.6Pa以下。进一步优选为0.10Pa以上0.35Pa以下。
靶即Ni-Cu合金的组成比没有特别限定。但是,优选使用Ni:Cu=80重量%~20重量%:20重量%~80重量%,纯度优选为99.99重量%以上。此外,通过适当选择靶即Ni-Cu合金的组成比,能够决定(Ni-Cu-O)化合物中的Ni与Cu的组成比。此外,可以通过调整氧气的供给量来调整(Ni-Cu-O)化合物中的氧的含量。另外,靶不限定于Ni-Cu合金,也可以使用Ni-Cu-X,即X为任意的1种或2种以上的元素的例如3元系合金、4元系合金等包含Ni和Cu的多元系物质。
之后,在不破坏真空的情况下,进行金属层4的制膜。此时优选在与金属氧化物层3不同的腔室中进行连续制膜。向腔室内供给氩(例如,纯度优选为99.8%以上)。在连续制膜时,铜的膜厚通过制膜功率而进行调整。靶的Cu纯度优选为99.99重量%以上。
[仅金属层4(第1金属层)时的触摸面板用带透明电极的基板的制造方法]
在透明膜基板1等透明树脂基材上,如上述那样操作,经由形成薄膜基底层2的薄膜基底层形成工序、和形成金属氧化物层3的黑化层形成工序,进行使金属层4堆积的金属层形成工序。图示省略,但通过对经由金属层形成工序而形成有金属层4的带导电层的基板Fa,进行将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4形成为细线网电极的电极形成工序,从而制造触摸面板用带透明电极(细线图案)的基板(图示略)。
其中,在上述金属层形成工序中,通过在金属层4的表面涂布电极图案的抗蚀剂并进行曝光,从而利用抗蚀剂形成想要形成的细线网的图案。之后,将薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4进行蚀刻处理。最后进行抗蚀剂的除去,如此制造了形成了细线网电极而成的触摸面板用带透明电极(细线图案)的基板(图示略)(减法)。
[具有金属层4(第1金属层)和金属层5(第2金属层)时的触摸面板用带透明电极的基板的制造方法]
在具有金属层4(第1金属层)和金属层5(第2金属层)的情况下,通过在透明膜基板1等透明树脂基材上,如上述那样操作,经由形成薄膜基底层2的薄膜基底层形成工序、形成金属氧化物层3的黑化层形成工序、使金属层4堆积的金属层形成工序、使金属层5堆积的金属层层叠工序,进行将薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4和金属层5形成为细线网电极的电极形成工序,由此制造触摸面板用带透明电极(细线图案)的基板Fc。在该情况下的金属层层叠工序及电极形成工序中,可以采用后述的半添加法或减法中的任一种。
[半添加法](参照图1(B)~(E))
如上述那样操作,通过对制膜至金属层4为止的带导电层的基板Fa,涂布电极图案的抗蚀剂并进行曝光,从而在金属层4上利用抗蚀剂6形成想要形成的图案的逆图案。之后,通过镀覆处理而形成金属层5(金属层层叠工序)。进而,进行抗蚀剂的除去,通过将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻(电极形成工序),制造由薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4和金属层5形成了线宽为1~10μm的细线网电极而成的触摸面板用带透明电极的基板Fc。作为蚀刻液,没有特别限定,但优选使用以氯化铁水溶液或氯化铜水溶液作为主要成分的溶液。
[减法](参照图2(B)~(E))
形成金属层4后,对薄膜状金属层5A进行制膜而制作带导电层的基板Fb(金属层层叠工序)。薄膜状金属层5A通过电解镀覆法进行制膜。作为电解镀覆,优选使用了硫酸铜水溶液的电解镀覆。之后,通过涂布电极图案的抗蚀剂并进行曝光,在薄膜状金属层5上利用抗蚀剂6形成想要形成的图案。之后,将薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4、薄膜状金属层5A进行蚀刻处理(电极形成工序)。最后进行抗蚀剂6的除去,制造由薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4和金属层5形成了线宽为1~10μm的细线网电极而成的触摸面板用带透明电极的基板Fc。
实施例
以下,对本发明的实施例进行具体说明,但本发明并不限定于这些实施例。此外,在本实施例中,为了明确地显示由本发明的制造方法带来的特性而设定为单面制膜,但即使形成于两面,工艺也相同。
另外,下述的实施例1~6、比较例1~6、实验例1~2的分析结果如表3中所示的那样。
各元素的比使用通过XPS的深度测定求出的值。分析中使用的样品为透明膜基板1/金属氧化物层3和透明膜基板1/薄膜基底层2/金属氧化物层3,均进行从金属氧化物层3的表面开始的分析(参照图3、图4)。
在图3中,将横轴设定为XPS的处理时间,将纵轴设定为“C”和“Ni+Cu”在主要成分(设想为总成分的95%以上,在本实施例中,为N、C、O、Ni、Cu)中所占的含有比率(%),在图4中,将横轴设定为XPS的处理时间,将纵轴设定为O/(Ni+Cu)的比。
关于在分析中使用的值,以相同速度进行氩溅射,对于薄膜基底层2,参照了距离与金属氧化物层3之间的界面为膜厚的1/2的位置、9/10的位置处的O/(Ni+Cu)的比,对于金属氧化物层3,参照了距离膜厚的表面为1/4的位置、1/2的位置、9/10的位置处的O/(Ni+Cu)的比(参照图4、表1)。
另外,对透明膜基板1/金属氧化物层3进行分析时,金属氧化物层3的膜厚设定为从“最表面”到“来源于透明膜基板1的碳(C1s)的原子的个数(个)超过镍(N1s)与铜(Cu2p)的原子的个数(个)的合计的点”为止,关于深度方向的位置,由进行分析的溅射的时间算出。
对透明膜基板1/薄膜基底层2/金属氧化物层3进行分析时,如图3中所示的那样,上述薄膜基底层2的膜厚设定为从“Ni和Cu的原子的个数(个)的合计值相对于整体的比例的变化量由负转变为正的点(图3的A点)”到“来源于透明膜基板1的碳(C1s)的原子的个数(个)超过镍(N1s)和铜(Cu2p)的原子的个数(个)的合计的点(图3的B点)”为止,关于深度方向的位置,由进行分析的溅射的时间算出。另一方面,金属氧化物层3的膜厚设定为从“最表面”到“Ni和Cu的原子的个数(个)的合计值相对于整体的比例的变化量由负转变为正的点(图3的A点)”为止,关于深度方向的位置,由进行分析的溅射的时间算出。
作为蚀刻特性的判断基准,将薄膜基底层2与金属氧化物层3的合计蚀刻时间为金属层4(通过溅射将铜制膜成100nm)的蚀刻时间的3倍以内的样品设定为良好(◎),将6倍以内的样品设定为可使用(○),将长于6倍的样品设定为不可使用(×)。为了确认没有溶残或由制膜引起的对膜基板1的损伤,适当以全光线透射率测定装置(商品名:NDH7000、日本电色社制)测定蚀刻后样品,比较与制膜前的膜基板1的透射率的差。
关于晃眼、色调,由使用色差计测定入射光从透明膜基板1的背侧反射的色差进行判断(参照表3)。晃眼以L*进行判断,将低于55.0的样品设定为良好(◎),将55.0以上且低于65.0的样品设定为可使用(○),将65.0以上的样品设定为不可使用(×)。
色调以a*、b*进行判断,将|a*|≤2.5、且|b*|≤2.5的样品设定为良好(◎),将2.5<|a*|≤3.0、且2.5<|b*|≤3.0的样品设定为可使用(○),将3.0<|a*|、或3.0<|b*|的样品设定为不可使用(×)。
[实施例1]
作为透明膜基板1,准备在厚度为50μm且连续带状的无着色透明的表面具有易粘接层的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。接着,将透明膜基板1设置于Roll toRoll的溅射装置中,将靶即Ni-Cu(30重量%)合金安置在腔室内。进而,进行抽真空至5×10-4Pa以下后,通过将搬送滚筒的温度升温至40℃并将膜进行搬送,进行脱气处理并进行从膜基板1产生的气体的除去。
将膜基板搬送中的腔室压力设定为5×10-4Pa以下而充分进行脱气。接着,通过真空磁控溅射法在该PET膜表面制膜出由包含镍、铜和氧的合金形成的薄膜基底层2。制膜条件是使用Ni-Cu(30重量%)合金靶,在氧5sccm、功率密度0.7w/cm2、氩流量500sccm、氧流量5sccm、压力0.35Pa下进行膜厚为6nm的制膜。
不破坏真空而连续地将金属氧化物层3进行制膜。制膜条件是使用Ni-Cu(30重量%)合金靶,在氩流量500sccm、氧流量25sccm、压力0.35Pa、功率密度1.5w/cm2下制膜出膜厚23nm。进一步不破坏真空而连续制膜出金属层4。制膜条件是使用铜靶,在氩流量165sccm、功率密度1.5w/cm2下,制膜出膜厚100nm。另外,薄膜电阻为0.4Ω/□。
破坏真空并取出样品,使用其一部分,将薄膜基底层2、金属氧化物层3、金属层4使用2%氯化铁水溶液按照形成细线网的方式进行蚀刻,测定其时间。在目视确认中,薄膜基底层2及金属氧化物层3溶解的时间为金属层4溶解的时间的2.5倍。为了确认溶残的有无而测定的蚀刻后的样品的D光线透射率与制膜前的膜基板1为同等(±0.4%以内)。此外,利用划格得到的密合性为4B以上。由从膜基板1侧反射的色差确认了晃眼、色调为良好。
在上述金属层4(导电体层)上整面地涂布感光性抗蚀剂后,进行干燥。接着,将所期望的图案与逆图案的网图案的掩模进行密合曝光,进行显影处理。由此,仅相当于布线部的部分加工成没有抗蚀剂层那样的图案。之后,在开口部通过使用了以硫酸铜水溶液作为主要成分的溶液的电解镀覆层叠了900nm的铜作为金属层5(半添加法)。
之后,进行抗蚀剂除去,使用2%氯化铁水溶液进行蚀刻,将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4的除网以外的部分除去,制作透明电极图案(细线网电极)。此时,细线的宽度为3μm。细线网电极的开口率为90%以上,光线透射率为91%。
以实施例1的条件制膜的薄膜基底层2和金属氧化物层3的XPS的分析的结果如下述的表1及图4中所示的那样。
表1
[实施例2]
在实施例1的工序中,将金属氧化物层3的膜厚设定为2/3,除此以外,同样地制造带透明电极的基板。在目视确认中,薄膜基底层2及金属氧化物层3溶解的时间为薄膜状的金属层4溶解的时间的1.2倍。为了确认溶残的有无而测定的蚀刻后的样品的D光线透射率与制膜前的膜基板1为同等(±0.4%以内)。此外,利用划格得到的密合性为4B以上。
[实施例3]
在实施例1的工序中,将金属氧化物层3的制膜时的氧量设定为15sccm,除此以外,同样地制造带透明电极的基板。在目视确认中,薄膜基底层2及金属氧化物层3溶解的时间为金属层4溶解的时间的2.5倍。为了确认溶残的有无而测定的蚀刻后的样品的D光线透射率与制膜前的膜基板1为同等(±0.4%以内)。此外,利用划格得到的密合性为4B以上。
[实施例4]
在实施例1的工序中,将金属氧化物层3的制膜时的氧量设定为30sccm,除此以外,同样地制造带透明电极的基板。在目视确认中,薄膜基底层2及金属氧化物层3溶解的时间为金属层4溶解的时间的4.0倍。为了确认溶残的有无而测定的蚀刻后的样品的D光线透射率与制膜前的膜基板1为同等(±0.8%以内)。
[实施例5]
在实施例1的工序中,将薄膜基底层2的制膜时的氧量设定为0sccm,除此以外同样地制造带透明电极的基板。在目视确认中,薄膜基底层2及金属氧化物层3溶解的时间为金属层4溶解的时间的4.0倍。为了确认溶残的有无而测定的蚀刻后的样品的D光线透射率与制膜前的膜基板1为同等(±0.8%以内)。
[实施例6]
在实施例1的工序中,将薄膜基底层2的制膜时的氧量设定为10sccm,除此以外,同样地制造带透明电极的基板。为了确认溶残的有无而测定的蚀刻后的样品的D光线透射率与制膜前的膜基板为同等(±0.3%以内)。在目视确认中,薄膜基底层2及金属氧化物层3溶解的时间为金属层4溶解的时间的5.0倍。
[比较例1]
除了没有层叠薄膜基底层2以外,在与实施例1同样的条件下进行制膜。
将金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,结果金属氧化物层3的蚀刻所需要的时间相对于金属层4的蚀刻所需要的时间长于6.0倍。
[参考例1]
在与比较例1同样的条件下制膜的金属氧化物层3的XPS的分析的结果如下述的表2那样。
表2
[比较例2]
除了以氧量10sccm制膜出金属氧化物层3以外,与比较例1同样地进行工艺。将金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,结果金属氧化物层3的蚀刻所需要的时间相对于金属层4的蚀刻所需要的时间为2.0倍。
[比较例3]
除了将金属氧化物层3的膜厚设定为4倍以外,与实施例1同样地进行工艺。将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,结果薄膜基底层2和金属氧化物层3的蚀刻所需要的时间相对于金属层4的蚀刻所需要的时间长于6.0倍。
[比较例4]
除了将薄膜基底层2的膜厚设定为5倍以外,与实施例1同样地进行工艺。将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,结果薄膜基底层2和金属氧化物层3的蚀刻所需要的时间相对于金属层4的蚀刻所需要的时间为3.0倍。然而,色调差。
[比较例5]
除了没有层叠薄膜基底层2、金属氧化物层3以外,在与实施例1同样的条件下进行制膜。色调差。
[实验例1]
除了以氧量15sccm制膜出薄膜基底层2以外,与实施例1同样地进行工艺。将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,结果薄膜基底层2和金属氧化物层3的蚀刻所需要的时间相对于金属层4的蚀刻所需要的时间长于6.0倍。
[实验例2]
除了以氧量45sccm制膜出金属氧化物层3以外,与实施例1同样地进行工艺。将薄膜基底层2、金属氧化物层3和金属层4进行蚀刻,结果薄膜基底层2和金属氧化物层3的蚀刻所需要的时间相对于金属层4的蚀刻所需要的时间长于6.0倍。
表3
另外,关于由将薄膜基底层2与金属氧化物层3通过溅射而层叠时的氧流量(sccm)/功率密度(w/cm2)算出的值,薄膜基底层2小于金属氧化物层3。
如果是本领域技术人员,当然能够以对用于实施以上说明的本发明的方式加以了适当变更的方式来实施,本发明也包含那样的变更方式。
符号的说明
1 透明膜基板
2 薄膜基底层
3 金属氧化物层
4 金属层(第1金属层)
5 金属层(第2金属层)
5A 薄膜状金属层
6 抗蚀剂
Fa、Fb 带导电层的基板
Fc 触摸面板用带透明电极的基板
Claims (15)
1.一种带导电层的基板,其是在透明膜基板的至少单面上依次形成有薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层的带导电层的基板,其特征在于,
所述薄膜基底层是以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分的层,所述金属氧化物层是以镍和铜的氧化物作为主要成分的层,第1金属层是以金、银、铜中的至少1种作为主要成分的层,且满足下述的关系式(1)~(3):
(1)所述薄膜基底层的膜厚为20nm以下,
(2)所述金属氧化物层的膜厚为80nm以下,
(3)所述薄膜基底层的膜厚≤所述金属氧化物层的膜厚。
2.根据权利要求1所述的带导电层的基板,其特征在于,满足下述的关系式(4):
(4)所述薄膜基底层的1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比≤所述金属氧化物层的1/2的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比。
3.根据权利要求1或2所述的带导电层的基板,其特征在于,在所述第1金属层上,进一步层叠有以金、银、铜中的任一种作为主要成分的第2金属层。
4.根据权利要求1~3中任1项所述的带导电层的基板,其特征在于,满足下述的关系式(5):
(5)所述金属氧化物层的距离表面1/4的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比<所述金属氧化物层的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比。
5.根据权利要求1~3中任1项所述的带导电层的基板,其特征在于,满足下述的关系式(6):
(6)所述薄膜基底层的距离其与所述金属氧化物层之间的界面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比<所述金属氧化物层的距离表面9/10的膜厚处的O/(Ni+Cu)的比。
6.根据权利要求3所述的带导电层的基板,其特征在于,所述第1金属层的膜厚为10nm以上且500nm以下,所述第2金属层的膜厚为100nm以上且10μm以下,
所述薄膜基底层、所述金属氧化物层、所述第1金属层、所述第2金属层的膜厚的合计为10μm以下。
7.一种触摸面板用带透明电极的基板,其特征在于,将权利要求3所述的带导电层的基板中的第1、第2金属层形成为被细线化成1~10μm的线宽的细线网电极、且是开口率为90%以上的细线网电极。
8.一种带导电层的基板的制造方法,其是在透明膜基板的至少单面上依次形成薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,具有以下工序:
薄膜基底层形成工序,形成以镍及铜或它们的氧化物作为主要成分且膜厚为20nm以下的所述薄膜基底层;
黑化层形成工序,形成以镍和铜的氧化物作为主要成分且膜厚为80nm以下的所述金属氧化物层;
和金属层形成工序,在所述金属氧化物层上形成以金、银、铜中的至少1种作为主要成分的第1金属层。
9.根据权利要求8所述的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,进一步具有金属层层叠工序:在所述第1金属层上形成以金、银、铜中的任一者作为主要成分的第2金属层。
10.根据权利要求8或9所述的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,在所述薄膜基底层形成工序及黑化层形成工序中,关于由将所述薄膜基底层与所述金属氧化物层通过溅射层叠时的氧流量/功率密度算出的值,薄膜基底层小于金属氧化物层。
11.根据权利要求10所述的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,由所述氧流量/功率密度算出的值在薄膜基底层中为0以上且14以下,在金属氧化物层中为9以上且27以下。
12.根据权利要求8~11中任1项所述的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,在所述薄膜基底层形成工序及黑化层形成工序中,利用溅射的制膜时的压力为0.6Pa以下。
13.根据权利要求8~12中任1项所述的带导电层的基板的制造方法,其特征在于,在所述金属层形成工序中,通过溅射而形成所述第1金属层,在所述金属层层叠工序中,通过电解镀覆而形成所述第2金属层。
14.一种触摸面板用带透明电极的基板的制造方法,其特征在于,其具有电极形成工序:将通过权利要求8所述的带导电层的基板的制造方法制造的带导电层的基板中的薄膜基底层、金属氧化物层和第1金属层形成为被细线化成1~10μm的线宽的细线网电极。
15.一种触摸面板用带透明电极的基板的制造方法,其特征在于,其具有电极形成工序:将通过权利要求9所述的带导电层的基板的制造方法制造的带导电层的基板中的薄膜基底层、金属氧化物层、第1金属层及第2金属层形成为被细线化成1~10μm的线宽的细线网电极。
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