CN102687207A - 导电性薄膜结构体以及导电性薄膜结构体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种较以往品质更为良好的导电性薄膜结构体。导电性薄膜结构体(5)具备：基板(1)；形成在基板(1)上的细线结构(2)；以及以被覆细线结构(2)的方式形成在基板(1)上的透明电极(3)，细线结构(2)以及透明电极(3)通过使用凹版滚筒(21、31)以及胶印滚筒(22、32)在基板(1)进行凹版胶印法而连续地形成，胶印滚筒(22、32)由橡皮布(22a、32a)被覆其表面。

Description

导电性薄膜结构体以及导电性薄膜结构体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种导电性薄膜结构体以及该导电性薄膜结构体的制造方法，该导电性薄膜结构体具备：基板；形成在基板上的细线结构；以及以被覆细线结构的方式形成在基板上的透明电极。
背景技术
近年来，利用太阳能电池板供应电力的太阳光发电***开始普及。特别是环护意识的增强或在政府辅助金制度的推动下，可预知今后一般家庭的使用以及产业的使用上，对太阳光发电***的需求皆会日益增加。
并且，近年来，触摸屏多数地用作银行自动提款机(ATM)、便携式信息终端机、汽车导航***(automotive navigation system)、复合机等电子机器的输入装置。触摸屏是按照显示在画面的影像而进行操作的装置，其作为对于年长者等也容易直接了解的输入装置而日益普及。可预知今后对于触摸屏的需求也会日益增加。触摸屏与液晶屏、有机电致发光屏等显示装置组合在一起使用。
另外，在太阳能电池板中，为了使太阳光有效地照射到产生电子的半导体基板而使用有透明电极。该透明电极使用例如锡掺杂氧化铟膜(ITO)等。在触摸屏、液晶屏、有机电致发光(E L)屏等(以下有略称为触摸屏等的情形)中，为了使显示器(display)的影像显示给操作者也使用与太阳能电池相同的透明电极。因此，在太阳能电池板及触摸屏等中，便会希望尽量增大透明电极的透明度(透光率)。而另一方面，在太阳能电池板以及触摸屏等中，如果想要达到足够低的电阻值就必须增加透明电极的膜厚。这样一来便会导致透光率的减少或者原材料成本的增加。因此，对于使用在太阳能电池板或触摸屏等的透明电极而言，兼备高透光性与低电阻的技术变得不可缺少。
关于此点，以往的技术存有：在基板上形成透明导电性薄膜时，在两者之间设置电阻值低的辅助电极(例如参照专利文献1)。
在专利文献1的太阳能电池用电极中，为了减小太阳能电池用电极整体的电阻值而在基板上由溅镀法(sputtering)形成辅助电极。此处，辅助电极形成为网格几何形状，用以防止损及在后续步骤中所形成的透明导电性薄膜的透明性。再者，关于在后续步骤中所形成的透明导电性薄膜，也实行与辅助电极相同的溅镀法。
专利文献1：日本专利特开2004-296669号公报
发明内容
然而，如同专利文献1所述，当采用溅镀法形成网格几何形状的辅助电极时，有必要对基板预先实施合乎网格几何形状的遮蔽(mask)处理或者在溅镀之后配合网格几何形状进行蚀刻(etching)处理。因此，难以有效率地制造太阳能电池用电极。并且，如同专利文献1所述，利用溅镀法在基板上形成辅助电极以及透明导电性薄膜时，为了达到基板与辅助电极以及透明导电性薄膜的位置对准精度，则有必要精确地进行遮蔽处理以及蚀刻处理并要求丰富的经验。
再者，溅镀法是在减压下使氩离子碰撞作为标靶的电极材料，利用该冲击使被弹飞的电极材料附着在基板形成薄膜。在这种严峻的环境下可适用的基板种类受到限制。然后，为了实施溅镀法，需要有氩气供给源、高压电源、真空室(vacuum chamber)、真空泵等的大型装置。因此，设备成本及维护成本的负担大。
像这样，在目前情况下，尚未开发出来可良好地维持基板与辅助电极以及透明导电性薄膜的位置对准精度，又可有效率地且低成本地制造的导电性薄膜结构体。本发明鉴于上述问题点而开发，其目的在于提供一种较以往品质更为良好的导电性薄膜结构体。并且，本发明目的在于提供一种较以往能够更有效率地且低成本地实施的导电性薄膜结构体的制造方法。
用于解决上述问题，本发明的导电性薄膜结构体的特征结构在于：一种导电性薄膜结构体，该导电性薄膜结构体具备：基板；形成在所述基板上的细线结构；以及以被覆所述细线结构的方式形成在所述基板上的透明电极，所述细线结构以及所述透明电极通过使用凹版滚筒以及胶印滚筒在所述基板进行凹版胶印法而连续地形成，所述胶印滚筒由橡皮布被覆其表面。
如同背景技术项目中所述，由于以往的导电性薄膜结构体由溅镀法制造，所以难以有效率地进行制造，而且还难以达到基板与细线结构(辅助电极)以及透明电极(透明导电性薄膜)的位置对准精度。并且，因为基板的种类受到限制，而且需要大型的设备，从而成为高成本的原因。
就此点而言，在本构成的导电性薄膜结构体中，使用凹版滚筒以及表面由橡皮布被覆的胶印滚筒进行凹版胶印法，在基板上连续地形成细线结构以及被覆该细线结构的透明电极。由于该凹版胶印法可以通过凹版滚筒以及胶印滚筒的旋转高速度地实施，因此能够有效率地在基板上形成细线结构以及透明电极。并且，由于凹版滚筒以及胶印滚筒能够容易地进行机械式的调节，并且能够精确地使其旋转，所以能够使基板与细线结构以及透明电极的位置对准精度变得良好。
再者，在本构成中，因为不需要以往的溅镀法那样高价又大型的设备，所以可适用的基板种类便甚为广泛，能够降低导电性薄膜构造体的制造成本。并且，与以往的溅镀法相比，本构成具有能够减少所使用的能源的用量且不需要洗净水的优点。
本发明的导电性薄膜结构体中，优选设定所述细线结构具有10μm以下的线宽，且所述橡皮布的厚度在3mm以上、橡胶(优力胶)肖氏硬度(gum Shore hardness)在20以下。
如本构成的导电性薄膜结构体，通过将被覆胶印滚筒表面的橡皮布设为厚度在3mm以上、橡胶肖氏硬度在20以下，从而能够有效率地且确实地形成具有10μm以下线宽的精细的细线结构。
本发明的导电性薄膜结构体，优选地作为太阳能电池板、触摸屏、液晶屏、或有机电致发光屏的部件使用。
如本构成的导电性薄膜结构体，由于能够有效率地且低成本地提供兼备高透光率与低电阻值的高品质导电性薄膜结构体，所以能够适宜作为可预知今后对其需求将日益增加的太阳能电池板、触摸屏、液晶屏、或者有机电致发光屏的部件来使用。
用于解决上述问题点的本发明导电性薄膜结构体的制造方法的特征结构在于：一种导电性薄膜结构体的制造方法，该导电性薄膜结构体的制造方法包括：细线结构形成步骤，在基板上形成细线结构；以及透明电极形成步骤，在形成有所述细线结构的基板上形成被覆所述细线结构的透明电极，所述细线结构及所述透明电极通过使用凹版滚筒及胶印滚筒在所述基板进行凹版胶印法而连续地形成，所述胶印滚筒由橡皮布被覆其表面。
本构成的导电性薄膜结构体的制造方法，能够产生与上述的导电性薄膜结构体实质上相同的作用效果。即，本构成的导电性薄膜结构体的制造方法使用凹版滚筒以及表面由橡皮布被覆的胶印滚筒进行凹版胶印法，在基板上连续地形成细线结构以及被覆该细线结构的透明电极。由于该凹版胶印法可通过凹版滚筒以及胶印滚筒的旋转高速度地实施，所以能够在基板上有效率地形成细线结构以及透明电极。并且，由于凹版滚筒以及胶印滚筒能够容易地进行机械式的调节，并且能够精确使其地旋转，所以能够使基板与细线结构以及透明电极的位置对准精度变得良好。
再者，在本构成中，因为不需要以往溅镀法那样高价又大型的设备，所以可适用的基板种类便甚为广泛，而且能够降低导电性薄膜构造体的制造成本。并且，与以往的溅镀法相比，本构成具有能够减少所使用的能源的用量且不需要洗净水的优点。
本发明的导电性薄膜结构体的制造方法中，优选设定所述细线结构具有10μm以下的线宽，且所述橡皮布的厚度在3mm以上、橡胶(优力胶)肖氏硬度(gum Shore hardness)在20以下。
本构成的导电性薄膜构造体的制造方法，能够产生与上述的导电性薄膜结构体实质上相同的作用效果。即，本构成的导电性薄膜构造体的制造方法通过将被覆胶印滚筒表面的橡皮布设定为厚度在3mm以上、橡胶肖式硬度在20以下，从而能够有效率地且确实地形成具有10μm以下线宽的精细的细线结构。
附图说明
图1为导电性薄膜结构体的制造装置的示意图，导电性薄膜结构体的制造装置用于实施本发明导电性薄膜结构体的制造方法；以及
图2为例举本发明的导电性薄膜结构体的结构的立体图。
具体实施方式
以下针对本发明的实施方式进行说明。首先，参照图1对本发明的导电性薄膜结构体的制造方法进行说明，其次，参照图2对本发明的导电性薄膜结构体进行说明。但是，本发明并没有意图限定于以下所说明的实施方式或附图所记载的构成，也包含与该些均等的结构。
[导电性薄膜结构体的制造方法]
图1为导电性薄膜结构体的制造装置100的示意图，导电性薄膜结构体的制造装置100用于实施本发明导电性薄膜结构体的制造方法。导电性薄膜结构体的制造装置100具备有：输送带单元10、细线结构形成单元20以及透明电极形成单元30。
输送带单元10包括：由马达进行驱动的驱动滚轮11；与驱动滚轮11配置成一组的从动滚轮12；以及连接驱动滚轮11与从动滚轮12的输送带13。在图1中，驱动滚轮11与从动滚轮12按顺时针方向转动。因此，输送带13上载有的基板1在图中以从左向右的方向移动。
细线结构形成单元20具备有凹版滚筒(gravure roll)21以及胶印滚筒(offset roll)22作为其主要的构成要素。凹版滚筒21为金属制筒体，在该筒体的表面上形成有作为细线结构的模型的凹版21a。然后，将由原材料供给源(图未示出)供给的作为细线结构材料的导电糊(conductive paste)填充在该凹版21a。从凹版21露出的多余的导电糊由刮(blade)21b刮除。
胶印滚筒22与凹版滚筒21同样由金属制筒体构成，其表面由橡皮布(blanket material)22a被覆。胶印滚筒22的橡皮布22a与凹版滚筒21相接。由此，能够使凹版滚筒21的凹版21a所填充的导电糊转印在胶印滚筒22的橡皮布22a的表面。然后，使已转印的导电糊印刷在由输送带单元10搬送来的基板1的表面。在印刷时，基板1被夹在胶印滚筒22与压接滚筒23之间压接。特别是当基板1为硬质基板时，通过该压接步骤能够在基板1的表面确切地实施胶印。依此方式，实行本发明的″细线结构形成步骤″。在对基板1进行导电糊印刷之后，使胶印滚筒22与金属制的滚轮圆筒(roll cylinder)24压接，精确地除去残留在橡皮布22a的表面的导电糊。
透明电极形成单元30具有与细线结构形成单元20实质上相同的结构。即，透明电极形成单30的主要构成要素具备有：由表面上具有凹版31a的金属制筒体构成的凹版滚筒31(gravure roll)；以及由金属制筒体构成且其表面由橡皮布(blanket material)32a被覆的胶印滚筒32(offset roll)。首先，将由原材料供给源(图未示)供给的透明电极材料(例如锡参杂氧化铟)填充在凹版滚筒31表面的凹版31a，使凹版31a所填充的透明电极材料转印在胶印滚筒32的橡皮布32a的表面。然后，使已转印的透明电极材料印刷在由输送带单元10搬送来的基板1的表面。此处，在基板1通过细线结构形成单元20已经印刷有细线结构2。因此，透明电极材料的印刷是从细线结构2的上方进行。在印刷时，基板1被夹在胶印滚筒32与压接滚筒33之间压接。由此，细线结构2与被覆细线结构2的透明电极3形成在基板1上。依此方式，实行本发明的″透明电极形成步骤″。在透明电极形成步骤之后，可根据需要进行干燥步骤或加热步骤。并且，在对基板1进行透明电极材料印刷之后，使胶印滚筒32与金属制的滚轮圆筒34压接，精确地除去残留在橡皮布32a的表面的透明电极材料。
根据本发明的制造装置100，通过使用凹版滚筒21与凹版滚筒31以及胶印滚筒22与胶印滚筒32在基板1进行凹版胶印法(gravure offset printing)，能够在该基板1上连续地形成细线结构2及透明电极3。在该凹版胶印法中，通过使凹版滚筒21与凹版滚筒31以及胶印滚筒22与胶印滚筒32高速度地旋转，能够有效率地在基板1上形成细线构造2及透明电极3。并且，由于凹版滚筒21与凹版滚筒31以及胶印滚筒22与胶印滚筒32能够容易地进行机械式的调节，而且能够精确地使其旋转，所以能够使基板1与细线结构2以及透明电极3的位置对准精度变得良好。例如，即使细线结构2的线宽是10μm以下的精细配线，仍可对于所述的精细配线将透明电极3印刷在确切的位置上。再者，采用本发明的凹版胶印法的方法，由于不需要以往的溅镀法那样高价又大型的设备，所以可适用的基板的种类便甚为广泛，也能降低可适宜作为太阳能电池板、触摸屏、液晶屏、或者有机电致发光屏等的部件使用的导电性薄膜结构体的制造成本。并且，与以往的溅镀法相比，该方法具有能够减少所使用的能源的用量且不需要洗净水的优点。
当在制造导电性薄膜结构体时，细线结构形成单元20当中，优选被覆胶印滚筒22表面的橡皮布22a设定为厚度在3mm以上、橡胶肖氏硬度在20以下。由此，既可使细线结构2的线宽精细化到10μm以下的同时，又能够稳定地持续印刷。如果橡皮布22a的厚度在3mm以下，那么导电糊便会渗入橡皮布22a而容易早期地到达饱和点，有可能会使胶印滚筒22的维护频率增加，使导电性薄膜结构体的生产效率低下。在本发明的情形下，优选橡皮布22a厚度的上限值在30mm以下。如果橡皮布22a厚度超过30mm，那么有可能由于重量的增加而使橡皮布发生变形而降低印刷时的位置对准精度。橡胶肖氏硬度的下限值是2。如果橡胶肖氏硬度的下限值低于2，那么橡皮布则呈现胶(gel)状，其结果可能会导致胶印滚筒22的滚筒形状发生变形。如果在本发明范围内，那么就可有效率地且确实地形成高品质的细线结构2。
透明电极形成单元30当中，优选被覆胶印滚筒32表面的橡皮布32a也设定成与细线结构形成单元20的橡皮布22a同样的条件。由此，能在极力减薄透明电极3的厚度同时，又能确实地被覆细线结构2。其结果是能够有效率地且确实地形成高品质的透明电极3。
作为可使用在橡皮布22a及橡皮布32a的材料，例如可采用硅氧烷系树脂(silicone resin)、氟系树脂、聚氨酯(urethane)系树脂、合成橡胶、以及天然橡胶等的弹性材料。特别是硅氧烷系树脂，因其耐久性、耐油性高，且还具有足够的弹性和适度的柔韧性，所以特别地适宜用于对硬质的基板进行凹版胶印法。在本实施方式中所使用的橡皮布是Wacker-Chemie公司制造的两液加成反应硬化型的液状硅氧烷橡胶″ELASTOSIL(注册商标)″。
[导电性薄膜构造体]
图2为例举本发明的导电性薄膜结构体5的结构的立体图。导电性薄膜结构体5通过上述导电性薄膜结构体5的制造方法制造。导电性薄膜结构体5具备有：基板1；形成在所述基板1上的细线结构2；以及以被覆所述细线结构的方式形成在基板1上的透明电极3。基板1既可是硬质基板(例如金属、玻璃、硬质树脂等)、也可是软质基板(例如橡胶、木材、软质树脂)。
细线结构2以及透明电极3通过使用上述的凹版滚筒21与凹版滚筒31以及胶印滚筒22与胶印滚筒32在基板1进行凹版胶印法而连续地形成。此处，胶印滚筒22及胶印滚筒32各自由橡皮布22a与橡皮布32a被覆其表面。优选将橡皮布22a与橡皮布32a设定为厚度在3mm以上、橡胶肖氏硬度在20以下。由此，能够容易地使细线结构2的线宽精细化到10μm以下。而且，能够有效率地且确实地形成这种精细的细线结构2，并且能以高位置对准精度使透明电极3有效率地且确实地形成在细线结构2上。再者，本发明的导电性薄膜结构体5是同时兼备高透光率与低电阻值的高品质导电性薄膜结构体，特别地可适宜作为太阳能电池板、触摸屏、液晶屏、或者有机电致发光屏的部件使用。
[其他的实施方式]
<1>在上述的实施方式中，针对在基板1上形成细线结构2以及透明电极3的2层结构的导电性薄膜结构体5进行了说明。但是，如果采用本发明的技术思想，例如也可在细线结构上制造积层多个透明电极层等的3层结构以上的导电性薄膜结构体。在此情况下，只要在导电性薄膜结构体的制造装置中按照积层数目追加由凹版滚筒以及胶印滚筒构成的凹版胶印单元即可。
<2>在上述的实施方式中，通过凹版胶印法形成细线结构2以及透明电极3的两者。但是，当只要求相对于基板1的细线结构2的位置对准精度的情形时，可利用凹版胶印法形成细线结构2，而透明电极3则由其他的方法形成。
本发明的导电性薄膜结构体5以及导电性薄膜结构体5的制造方法，如同以上所述，可适当的利用在预知今后需求将日益增加的太阳能电池板、触摸屏、液晶屏、或者有机电致发光屏的部件以及该等部件的制造方法中。
附图标记说明
1     基板
2     细线结构
3     透明电极
5     导电性薄膜结构体
21    细线结构印刷用凹版滚筒
22    细线结构印刷用胶印滚筒
22a    细线结构印刷用橡皮布
31     透明电极印刷用凹版滚筒
32     透明电极印刷用胶印滚筒
32a    透明电极印刷用橡皮布
100    导电性薄膜结构体的制造装置

Claims (5)

1.一种导电性薄膜结构体，其特征在于，该导电性薄膜结构体具备：
基板；
形成在所述基板上的细线结构；以及
以被覆所述细线结构的方式形成在所述基板上的透明电极，
所述细线结构以及所述透明电极通过使用凹版滚筒以及胶印滚筒在所述基板进行凹版胶印法而连续地形成，所述胶印滚筒由橡皮布被覆其表面。
2.根据权利要求1所述的导电性薄膜结构体，其中设定所述细线结构具有10μm以下的线宽，且所述橡皮布的厚度在3mm以上、橡胶肖氏硬度在20以下。
3.根据权利要求1或2所述的导电性薄膜结构体，其中所述导电性薄膜结构体作为太阳能电池板、触摸屏、液晶屏、或者有机电致发光屏的部件使用。
4.一种导电性薄膜结构体的制造方法，其特征在于，该导电性薄膜结构体的制造方法包括：
细线结构形成步骤，在基板上形成细线结构；以及
透明电极形成步骤，在形成有所述细线结构的基板上形成被覆所述细线结构的透明电极，
所述细线结构以及所述透明电极通过使用凹版滚筒以及胶印滚筒在所述基板进行凹版胶印法而连续地形成，所述胶印滚筒由橡皮布被覆其表面。
5.根据权利要求4所述的导电性薄膜结构体的制造方法，其中设定所述细线结构具有10μm以下的线宽，且所述橡皮布的厚度在3mm以上、橡胶肖氏硬度在20以下。
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