JP5894820B2 - 導電性フィルムロールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、指やスタイラスペン等の接触によって情報を入力することが可能な入力表示装置等に適用される導電性フィルムの製造方法に関する。

従来、フィルム基材の両面に形成された透明導電体層と、各透明導電体層の表面に形成された金属層とを備えた導電性フィルムが知られている（特許文献１）。このような導電性フィルムは、例えばタッチセンサに用いる際に、金属層を加工して、タッチ入力領域の外縁部に引き回し配線を形成することにより、狭額縁化を実現することが可能となっている。

特開２０１１−０６０１４６号公報

しかしながら、上記従来の導電性フィルムでは、該フィルムをロール状に巻き回した場合に、隣接するフィルム同士が圧着してしまうという問題がある。そして、圧着したフィルム同士を剥がすと、フィルム内の透明導電体層に傷が発生する場合があり、品質低下を招く虞がある。

本発明の目的は、隣接するフィルム同士が圧着されずに高品質を維持することができる導電性フィルムロールの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る導電性フィルムロールの製造方法は、長尺状のフィルム基材を、第１成膜ロールに接触させながら搬送し、前記フィルム基材の第１面側に、第１透明導電体層と、第１金属層と、前記第１金属層を構成する金属の酸化物からなる酸化金属皮膜層とを、スパッタ法により順次積層して第１積層体を形成する第１工程と、前記第１積層体が形成されたフィルム基材を、ロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給して、該第１積層体の酸化金属皮膜層を該第２成膜ロールに接触させながら搬送し、前記フィルム基材の前記第１積層体が形成されていない第２面側に、第２透明導電体層と、第２金属層とを、スパッタ法により順次積層して第２積層体を形成する第２工程と、前記第２積層体をロール状に巻回する第３工程と、を含むことを特徴とする。

また、前記第１工程において、厚み１ｎｍ〜１５ｎｍの酸化金属皮膜層が形成されるのが好ましい。

前記第１金属層及び前記第２金属層は、銅、銀、アルミ、銅合金、ニッケル合金、チタン合金及び銀合金からなる群から選択された材料で形成されるのが好ましい。

また、前記酸化金属皮膜層は、銅、銀、アルミ、銅合金、ニッケル合金、チタン合金及び銀合金からなる群から選択された材料の酸化物で形成されるのが好ましい。
また、前記第１透明導電体層及び第２透明導電体層は、可視光領域で透過率が８０％以上であり、且つ単位面積当りの表面抵抗値が５００Ω／□以下となるように形成されるのが好ましい。
更に、前記第１金属層及び前記第２金属層は、単位面積当りの表面抵抗値が１０Ω／□以下となるように形成されるのが好ましい。

本発明によれば、フィルム基材を第１成膜ロールに接触させながら搬送し、上記フィルム基材の第１面側に、第１透明導電体層と、第１金属層と、前記第１金属層を構成する金属の酸化物からなる酸化金属皮膜層とを、スパッタ法により順次積層して第１積層体を形成する。そして、上記第１積層体が形成されたフィルム基材を、ロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給し、上記フィルム基材の上記第１積層体が形成されていない第２面側に、第２透明導電体層と、第２金属層とを、スパッタ法により順次積層して第２積層体を形成する。本方法によれば、隣接するフィルム同士が圧着することがなく、高品質を維持することができる。

本発明の実施形態に係る導電性フィルムロールの製造方法を示すフローチャートである。 図１の製造方法が適用されるスパッタ装置を概略的に示す図である。 図２のスパッタ装置により製造される導電性フィルムロールの一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態に係る導電性フィルムロールの製造方法は、図１に示すように、先ず長尺状のフィルム基材を、第１成膜ロールに接触させながら搬送し（ステップＳ１１）、フィルム基材の該第１成膜ロールと接触していない第１面側に、第１透明導電体層と、第１金属層と、酸化金属皮膜層とを、スパッタ法により順次積層して第１積層体を形成する（ステップＳ１２）。次に、第１積層体が形成されたフィルム基材を、ロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給して（ステップＳ１３）、第１積層体の上記酸化金属皮膜層を第２成膜ロールに接触させながら搬送し（ステップＳ１４）、該フィルム基材の上記第１積層体が形成されていない第２面側に、第２透明導電体層と、第２金属層とを、スパッタ法により順次積層して第２積層体を形成する（ステップＳ１５）。そして、第１及び第２積層体が形成されたフィルム基材（導電性フィルム）をロール状に巻回する（ステップＳ１６）。

この製造方法により得られる導電性フィルムロールは、第１金属層の第１透明導電体層とは反対側に、酸化金属皮膜層を有することによって、巻き取る際に導電性フィルムの間に合紙（slip sheet）を挿入しなくても、圧着しないという優れた効果を奏する。これは、導電性フィルムをロール状に巻き取った際に、隣接する第１銅層と第２銅層との間に、自由電子を持たない酸化金属皮膜層が介在することによって、上記第１銅層と上記第２銅層とが金属結合するのを防止することができるからと推測される。

また、上記製造方法によれば、ステップＳ１２により得られる第１積層体をロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給することによって、上記ステップＳ１２からステップＳ１５を連続的に実施することができるので、各ステップを分割して実施する場合に比べて、導電性フィルムロールの生産性に優れるという、さらなる効果を奏する。加えて、上記ステップＳ１１〜ステップＳ１６を連続的に実施するので、各層の間にゴミが混入し難く、欠陥が少なく品質に優れた導電性フィルムロールが得られるという効果も奏する。

上記製造方法は、好ましくは、図２に示すようなスパッタ装置で実施される。なお、図２のスパッタ装置は例示であり、本発明の製造方法が適用されるスパッタ装置は図２のものに限られない。

図２に示すように、スパッタ装置１は、低圧環境（例えば、１×１０^−５Ｐａ〜１Ｐａ）を作るためのチャンバ（chamber）１０と、長尺状のフィルム基材を巻回した初期ロール３０を保持する保持部１１と、保持部１１と後述する成膜ロールとの間に配置され、該成膜ロールに搬送されるフィルム基材をガイドするガイドロール１２と、温度（例えば、２０℃〜２５０℃）制御可能に構成され、上記フィルム基材の一方の面に第１積層体を形成する成膜ロール１３（第１成膜ロール）と、不図示の直流電源に電気的に接続され、且つ成膜ロール１３に対向するようにそれぞれ配置されたターゲット材１４，１５，１６（第１，第２，第３ターゲット材）と、図中矢印で示す搬送方向に沿って順に配置され、且つ第１積層体が形成されたフィルム基材を後述する成膜ロールに搬送するガイドロール１７ａ〜１７ｄと、温度（例えば、２０℃〜２５０℃）制御可能に構成され、且つ上記フィルム基材の他方の面に第２積層体を形成する成膜ロール１８（第２成膜ロール）と、不図示の直流電源に電気的に接続され、且つ成膜ロール１８に対向するようにそれぞれ配置されたターゲット材１９，２０（第４，第５ターゲット材）と、成膜ロール１８の下流側に配置されたガイドロール２１と、第１及び第２積層体が形成されたフィルム基材を巻回することにより得られるロール３１を保持する保持部２２とを備えている。

チャンバ１０は、初期ロール３０及び処理後のロール３１を保持し、且つ第１積層体が形成されたフィルム基材を後述の２つの処理室に搬送する搬送室２３を有している。また、ターゲット材１４，１５，１６を用いて互いに異なる条件でスパッタリング処理を実行できるように、成膜ロール１３の周りに３つの処理室２４，２５，２６が設けられている。これと同様に、ターゲット材１９，２０を用いて互いに異なる条件でスパッタリング処理を実行できるように、成膜ロール１８の周りに２つの処理室２７，２８が設けられている。

このようなスパッタ装置では、例えば、成膜ロール１３と各ターゲット材との間、あるいは成膜ロール１８と各ターゲット材との間に電圧（例えば、−４００Ｖ〜−１００Ｖ）を印加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中の陽イオンが、負電極であるターゲット材に衝突することにより、上記ターゲット材の表面から飛散した物質をフィルム基材に付着させることができる。

上記ステップＳ１２により得られる第１積層体は、ターゲット材１４として透明導電体層を形成し得るターゲット（例えば、酸化インジウムと酸化スズとを含む焼成体ターゲット）を用い、ターゲット材１５として金属ターゲットを用い、ターゲット材１６として酸化金属ターゲットを用いて、フィルム基材を、成膜ロール１３の周面に沿って搬送しながら、スパッタリング処理することにより作製することができる。

なお、上記酸化金属皮膜層は、ターゲット材１６として、上記酸化金属ターゲットに替えて、酸化されていない金属ターゲットを用いて、ターゲット材１６の周囲の酸素分圧が１×１０^−４Ｐａ〜０．１Ｐａとなるように、酸素ガスを供給しながら成膜しても作製することができる。

上記ステップＳ１５により得られる第２積層体Ｂは、ターゲット材１９として透明導電体層を形成し得るターゲットを用い、ターゲット材２０として金属ターゲットを用いて、上記第１積層体が形成されたフィルム基材を、成膜ロール１８の周面に沿って搬送しながら、スパッタリング処理することにより作製することができる。

なお、本発明において、ターゲット材２０の搬送方向の下流側に、他のターゲット材（第６ターゲット材）をさらに設けて、上記第２金属層上に、第２酸化金属皮膜層をさらに積層してもよい。

図３は、図２のスパッタ装置により製造される導電性フィルムロールの一例を示す斜視図である。本発明の製造方法により得られる導電性フィルムロール（conductive film roll）は、長尺状の導電性フィルムがロール状に巻き取られたものである。

図３において、導電性フィルム４１は、フィルム基材４２と、該フィルム基材の一方の側に形成された透明導電体層（第１透明導電体層）４３と、透明導電体層４３のフィルム基材４２とは反対側に形成された金属層（第１金属層）４４と、フィルム基材４２の他方の側に形成された透明導電体層（第２透明導電体層）４５と、透明導電体層４５のフィルム基材４２とは反対側に形成された金属層（第２金属層）４６と、金属層４４の透明導電体層４３とは反対側に形成された酸化金属皮膜層４７とを有する。透明導電体層４３、金属層４４および酸化金属皮膜層４７は第１積層体Ａを構成し、透明導電体層４５および金属層４６は第２積層体Ｂを構成する。この導電性フィルム４１を巻き回して構成される導電性フィルムロール４０では、酸化金属皮膜層４７が金属層４４と金属層４６の間に介在することとなる。

導電性フィルム４１の長さは、代表的には１００ｍ以上であり、好ましくは５００ｍ〜５０００ｍである。導電性フィルムロール４０の中心部には、通常、導電性フィルムを巻き付けるためのプラスチック製又は金属製の巻芯が配置される。

フィルム基材４２を形成する材料は、透明性と耐熱性に優れる点から、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィン、又はポリカーボネートである。このフィルム基材４２は、その表面に、透明電極パターンとフィルム基材との接着強度を高めるための易接着層（anchor coat layer）、フィルム基材の反射率を調整するための屈折率調整層（index−matching layer）、又はフィルム基材の表面硬度を高めるためのハードコート層を有していてもよい。

透明導電体層４３，４５は、可視光領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）で透過率が高く（８０％以上）、且つ単位面積当りの表面抵抗値（Ω／□：Ohms per square）が５００Ω／□以下である層をいう。この透明導電体層４３，４５を形成する材料は、好ましくは、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物又は酸化インジウム−酸化亜鉛複合酸化物である。透明導電体層４３，４５の厚みは、好ましくは２０ｎｍ〜８０ｎｍである。

金属層４４，４６を形成する材料は、好ましくは、銅、銀、アルミ、銅合金、ニッケル合金、チタン合金又は銀合金であり、さらに好ましくは銅である。この金属層４４，４６の単位面積当りの表面抵抗値は、好ましくは１０Ω／□以下であり、さらに好ましくは０．１Ω／□〜１Ω／□である。金属層４４，４６の厚みは、引き回し配線の加工性の点から、好ましくは２０ｎｍ〜３００ｎｍである。

上記酸化金属皮膜層を形成する材料は、好ましくは、上記第１金属層を形成する材料を酸化させて得られる金属酸化物であり、さらに好ましくは、酸化銅である。上記酸化金属皮膜層の厚みは、圧着を防止する点から、好ましくは１ｎｍ〜１５ｎｍである。

なお、上記導電性フィルムロールは、第２銅層上に、第１銅層に形成されたものと同様の第２酸化金属皮膜層をさらに有していてもよい。

上述したように、本実施形態によれば、フィルム基材４２を成膜ロール１３に接触させながら搬送し、フィルム基材４２の第１面側に、透明導電体層４３と、金属層４４と、酸化金属皮膜層４７とを、スパッタ法により順次積層して第１積層体Ａを形成する（第１工程）。そして、上記第１積層体が形成されたフィルム基材を、ロール状に巻回することなく成膜ロール１８に供給し、該第１積層体の酸化金属皮膜層４７を成膜ロール１８に接触させながら搬送し、上記フィルム基材の上記第１積層体が形成されていない第２面側に、透明導電体層４５と、金属層４６とを、スパッタ法により順次積層して第２積層体Ｂを形成する（第２工程）。本方法によれば、導電性フィルムをロール状に巻き取った際に、金属層４４と金属層４６の間に酸化金属皮膜層４７が介在するので、隣接するフィルム同士が圧着することがなく、高品質を維持することができる。

次に、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
長さ１０００ｍ、厚み１００μｍのポリシクロオレフィンフィルム（日本ゼオン社製 商品名「ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）」）からなるフィルム基材のロールを図２のスパッタ装置に入れ、上記フィルム基材を第１成膜ロールに接触させながら搬送し、上記フィルム基材の上記第１成膜ロールと接触していない第１面側に、厚み２０ｎｍのインジウムスズ酸化物層からなる第１透明導電体層と、厚み５０ｎｍの第１銅層と、厚み２．５ｎｍの酸化銅層とを、スパッタ法により順次積層し、第１積層体を形成した。

次に、上記第１積層体を、ロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給して、上記第１積層体の上記酸化銅層が積層された側を上記第２成膜ロールに接触させながら搬送し、上記フィルム基材の上記第１積層体が形成されていない第２面側に、厚み２０ｎｍのインジウムスズ酸化物層からなる第１透明導電体層と、厚み５０ｎｍの第１銅層とを順次積層し、第２積層体（導電性フィルム）を形成した。

続いて、上記第２積層体を、プラスチック製の巻芯に巻回してロール状にし、導電性フィルムロールを作製した。

次に、上記実施例１の導電性フィルムロールを、以下の方法にて測定・評価した。

（１）酸化金属皮膜層の厚みの測定
Ｘ線光電子分光（X-ray Photoelectron Spectroscopy）分析装置（ＰＨＩ社製 製品名「QuanteraSXM」）を用いて、酸化銅層の厚みを測定した。

（２）透明導電体層、金属層、及びフィルム基材の厚みの測定
透明導電体層、銅層、及びフィルム基材の厚みは、透過型電子顕微鏡（日立製作所製 H−7650）により断面観察して測定した。

フィルム基材の厚みは、膜厚計（Peacock社製 デジタルダイアルゲージDG−205）を用いて測定した。

（３）導電性フィルムロールの圧着の有無
導電性フィルムロールから導電性フィルムを巻き戻して、ロール表面を観察することにより確認した。

実施例１の導電性フィルムロールを巻き戻して、ロール表面を観察したところ、巻き戻しの際に剥離音は生じず、透明導電体層の表面は均一であった。すなわち、導電性フィルムの圧着は認められなかった。
（比較例１）
比較例１として、酸化銅層を形成しなかったこと以外は、上記実施例１と同様の方法で導電性フィルムロールを作製した。

この導電性フィルムロールを巻き戻して、ロール表面を観察したところ、巻き戻しの際に剥離音が生じるとともに、透明導電体層の表面に多数の傷が生じ、導電性フィルムの圧着が認められた。

したがって、本発明の製造方法において、酸化銅層を含む第１積層体が形成されたフィルム基材を、ロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給し、当該フィルム基材の第１積層体が形成されていない側に第２積層体を形成すれば、隣接するフィルムが圧着されずに高品質を維持できることが分かった。

本発明に係る製造方法にて得られた導電性フィルムロールは、好ましくは、繰り出した導電性フィルムがディスプレイサイズに切断加工され、静電容量方式等のタッチセンサに使用される。

１ スパッタ装置
１０ チャンバ
１１，２２ 保持部
１２ ガイドロール
１３，１８ 成膜ロール
１４，１５，１６，１９，２０ ターゲット材
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ ガイドロール
２１ 搬送室
２３，２４，２５，２６，２７，２８ 処理室
３０ 初期ロール
３１ ロール
４０ 導電性フィルムロール
４１ 導電性フィルム
４２ フィルム基材
４３ 透明導電体層
４４ 金属層
４５ 透明導電体層
４６ 金属層
４７ 酸化金属皮膜層

Claims (6)

1. 長尺状のフィルム基材を、第１成膜ロールに接触させながら搬送し、前記フィルム基材の第１面側に、第１透明導電体層と、第１金属層と、前記第１金属層を構成する金属の酸化物からなる酸化金属皮膜層とを、スパッタ法により順次積層して第１積層体を形成する第１工程と、
   前記第１積層体が形成されたフィルム基材を、ロール状に巻回することなく第２成膜ロールに供給して、該第１積層体の酸化金属皮膜層を該第２成膜ロールに接触させながら搬送し、前記フィルム基材の前記第１積層体が形成されていない第２面側に、第２透明導電体層と、第２金属層とを、スパッタ法により順次積層して第２積層体を形成する第２工程と、
   前記第２積層体をロール状に巻回する第３工程と、
   を含むことを特徴とする導電性フィルムロールの製造方法。
2. 前記第１工程において、厚み１ｎｍ〜１５ｎｍの酸化金属皮膜層が形成されることを特徴とする、請求項１記載の導電性フィルムロールの製造方法。
3. 前記第１金属層及び前記第２金属層は、銅、銀、アルミ、銅合金、ニッケル合金、チタン合金及び銀合金からなる群から選択された材料で形成されることを特徴とする、請求項１記載の導電性フィルムロールの製造方法。
4. 前記酸化金属皮膜層は、銅、銀、アルミ、銅合金、ニッケル合金、チタン合金及び銀合金からなる群から選択された材料の酸化物で形成されることを特徴とする、請求項１記載の導電性フィルムロールの製造方法。
5. 前記第１透明導電体層及び第２透明導電体層は、可視光領域で透過率が８０％以上であり、且つ単位面積当りの表面抵抗値が５００Ω／□以下となるように形成されることを特徴とする、請求項１記載の導電性フィルムロールの製造方法。
6. 前記第１金属層及び前記第２金属層は、単位面積当りの表面抵抗値が１０Ω／□以下となるように形成されることを特徴とする、請求項１記載の導電性フィルムロールの製造方法。

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