(57)【要約】  第１主面（１Ａ）と第１主面（１Ａ）の反対側に位置する第２主面（１Ｂ）とを有し、第１主面（１Ａ）および第２主面（１Ｂ）の少なくともいずれか一方の主面において、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向（Ｘ）および圧延方向（Ｘ）と垂直な方向（Ｙ）の表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向（Ｘ）および垂直な方向（Ｙ）のうちの少なくとも一方向における粗さ曲線から算出したピークカウント数が、基準長さ（Ｌ）を４０μｍとしたときに１０以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と前記第１主面の反対側に位置する第２主面とを有し、
前記第１主面および前記第２主面の少なくともいずれか一方の主面において、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向および前記圧延方向と垂直な方向の表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下であり、かつ、前記圧延方向および前記垂直な方向のうちの少なくとも一方向における粗さ曲線から算出したピークカウント数が、基準長さＬを４０μｍとしたときに１０以上である、アルミニウム箔。
【請求項２】
前記一方の主面の静止摩擦係数が１．０以下である、請求項１に記載のアルミニウム箔。
【請求項３】
前記一方の主面の動摩擦係数が０．８以下である、請求項１または請求項２に記載のアルミニウム箔。
【請求項４】
厚みが４μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム箔。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム箔と、
前記アルミニウム箔上に形成されている機能素子とを備える、電子デバイス。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム箔と、
前記アルミニウム箔がロール状に巻き付けられている巻芯とを備える、ロールツーロール用アルミニウム箔。
【請求項７】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム箔を製造する方法であって、
表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールを用いて圧下率が３５％以上の条件で被圧延材を最終仕上げ冷間圧延して、前記アルミニウム箔を形成する工程を備える、アルミニウム箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム箔、電子デバイス、ロールツーロール用アルミニウム箔、およびアルミニウム箔の製造方法に関する。なお、本明細書においては、「アルミニウム箔」という用語は、純アルミニウム箔だけでなく、アルミニウム合金箔も含む意味で用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶、有機ＥＬ、電子ペーパなどのディスプレイ、有機太陽電池、二次電池、半導体およびタッチパネルなどの急速な進歩に伴い、電子デバイスの薄型化、軽量化、およびフレキシブル化が要求されている。そこで、電子デバイスを構成する基板および該基板上に形成される機能性コート層について、薄膜化による薄型化、軽量化、およびフレキシブル化が検討されている。【０００３】
また、このような電子デバイスの製造方法として、低コスト化を図る観点から、ロールツーロールプロセスを採用することが検討されている。【０００４】
アルミニウム（Ａｌ）は軽量かつ耐熱性に優れており、箔にすることで薄型化およびフレキシブルでかつロールツーロール加工が可能な素材となるため、上記のような電子デバイスの基板またはロールツーロールプロセスに用いられるキャリア材として注目されている。【０００５】
なお、特開２０１３−０４５７８８号公報（特許文献１）に記載されているように、アルミニウム箔の表面平滑性はＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２）に基づく測定で表面粗さＲａが０．０４μｍ程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０４５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のアルミニウム箔を用いてロールツーロールプロセスを行うと、シワまたは波打ちといった不具合が生じることがあった。【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、ロールツーロール加工がされたときにシワまたは波打ちの発生が抑制されているアルミニウム箔、アルミニウム箔の製造方法、当該アルミニウム箔を備えた電子デバイス、およびロールツーロール用アルミニウム箔を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、表面粗さＲａ，Ｒｚだけでなく、粗さ曲線に基づくピークカウント数が制御されているアルミニウム箔はロールツーロール加工がされたときにシワおよび波打ちの発生が抑制されていることを見出した。すなわち、本発明のアルミニウム箔、アルミニウム箔の製造方法、電子デバイス、およびロールツーロール用アルミニウム箔は、以下の特徴を有する。【００１０】
本発明に従ったアルミニウム箔は、第１主面と第１主面の反対側に位置する第２主面とを有している。第１主面および第２主面の少なくともいずれか一方の主面において、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向および圧延方向と垂直な方向の表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向および垂直な方向のうちの少なくとも一方向における粗さ曲線から算出したピークカウント数が、基準長さＬを４０μｍとしたときに１０以上である。【００１１】
上記アルミニウム箔において、上記一方の主面の静止摩擦係数が１．０以下であることが好ましい。【００１２】
上記アルミニウム箔において、上記一方の主面の動摩擦係数が０．８以下であることが好ましい。【００１３】
上記アルミニウム箔において、厚みが４μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。【００１４】
本発明に従った電子デバイスは、本発明に従ったアルミニウム箔と、該アルミニウム箔上に形成されている機能素子とを備える。【００１５】
本発明に従ったロールツーロール用アルミニウム箔は、本発明に従ったアルミニウム箔と、該アルミニウム箔がロール状に巻き付けられている巻芯とを備える。当該ロールツーロール用アルミニウム箔は、ロールツーロール用キャリア材として好適に使用することができる。【００１６】
本発明に従ったアルミニウム箔の製造方法は、本発明に従ったアルミニウム箔を製造する方法であって、表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールを用いて圧下率が３５％以上の条件で被圧延材を最終仕上げ冷間圧延して、アルミニウム箔を形成する工程を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ロールツーロール加工がされたときにシワや波打ちの発生が抑制されているアルミニウム箔、当該アルミニウム箔を備えた電子デバイス、ロールツーロール用アルミニウム箔、およびアルミニウム箔の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係るアルミニウム箔を説明するための斜視図である。
【図２】本実施の形態におけるピークカウント数を説明するための図である。
【図３】本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法のフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係るロールツーロール用アルミニウム箔を説明するための斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るロールツーロール用アルミニウム箔をロールツーロール用キャリア材として使用する例を説明するための断面図である。
【図６】本実施の形態に係る電子デバイスとしての有機ＥＬ素子を説明するための断面図である。
【図７】本実施の形態に係る電子デバイスとしての太陽電池を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に従った実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００２０】
はじめに、図１に示されるように、本実施の形態に係るアルミニウム箔１について説明する。アルミニウム箔１は、その製造方法において冷間圧延されており、圧延方向Ｘを有している。アルミニウム箔１の圧延方向Ｘは、アルミニウム箔１に形成されているロールマーク（図示しない）に基づいて判断することができる。ロールマークは、冷間圧延工程によって圧延方向Ｘに平行する方向に沿ってアルミニウム箔１上に形成されている。
【００２１】
アルミニウム箔１は、第１主面１Ａと、第１主面１Ａの反対側に位置する第２主面１Ｂとを有している。第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂの各々は、たとえば矩形形状を有している。第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂの矩形形状の一の対辺は圧延方向Ｘに沿っている。第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂの矩形形状の他の対辺は垂直な方向Ｙに沿っている。
【００２２】
ここで、アルミニウム箔１の第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂとは、アルミニウム箔１の外観において目視、顕微鏡等によって確認され得る表面のうち、最も表面積が大きい面をいう。厳密には、アルミニウム箔１の第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂには酸化被膜が形成されており、本発明でいうアルミニウム箔１の第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂとは、これらの酸化被膜を含んだアルミニウム箔１の主面をいう。
【００２３】
第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂの少なくとも一方の主面において、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下である。つまり、アルミニウム箔１の当該一方の主面は、従来のアルミニウム箔と比べて高い表面平滑性を有している。さらに、アルミニウム箔１の当該一方の主面は、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙのうちの少なくとも一方向における粗さ曲線から算出したピークカウント数が、基準長さＬが４０μｍとしたときに１０以上である。
【００２４】
アルミニウム箔１の表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａを、面に対して適用できるように三次元に拡張して算出された値である。また、アルミニウム箔１の圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている十点平均粗さＲｚである。
【００２５】
また粗さ曲線に基づくピークカウント数は、図２に示されるように任意の方法により取得された第１主面１Ａまたは第２主面１Ｂの粗さ曲線Ｒに基づいて求められる。上記ピークカウント数とは、その粗さ曲線Ｒの中心線Ｃより１ｎｍ上方であって中心線Ｃと平行に設けられた上側ピークカウントレベルＤよりも上方に凸であり当該ピークカウントレベルＤと交差する２点を有するピークＰを１ピークとしたときの、基準長さＬ当たりのピークカウント数をいう。基準長さＬは４０μｍである。
【００２６】
前記粗さ曲線Ｒは、たとえば原子間力顕微鏡を用いてダンピング方式（非接触）により第１主面１Ａまたは第２主面１Ｂを観察することにより得ることができる。測定領域は、たとえば８０μｍ×８０μｍの視野内である。
【００２７】
アルミニウム箔１は、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙのうちの少なくとも一方向における上記一方の主面の粗さ曲線に基づくピークカウント数が１０以上である。このため、上述のように表面粗さＲａ，Ｒｚが低く抑えられていながらも、当該一方の主面に他の部材の鏡面とを接触させたときに当該一方の主面において当該鏡面と接触する部分の表面積を小さくすることができる。その結果、当該一方の主面の静止摩擦係数および動摩擦係数を小さくすることができる。
【００２８】
具体的には、本実施の形態に係るアルミニウム箔１は、上記一方の主面の静止摩擦係数が１．０以下である。また、本実施の形態に係るアルミニウム箔１は、上記一方の主面の動摩擦係数が０．８以下である。上記ピークカウント数が小さく、静止摩擦係数および動摩擦係数の少なくとも一方が上記値よりも高い従来のアルミニウム箔は、ロールツーロール加工が施されたときに、ロールとの接触に伴うシワまたは波打ちなどの不具合の発生を十分に抑制することが困難である。具体的には、アルミニウム箔がガイドロールや駆動ロールなどと接触したときには、当該ロールの延在方向においてアルミニウム箔の接触面全体が当該ロールと均一に接触する場合を除き、アルミニウム箔には不均一な接触抵抗が生じる。このとき、アルミニウム箔１には不特定な方向に沿って余分な張力が働くが、アルミニウム箔の上記接触面の静止摩擦係数および動摩擦係数が大きい場合には、上記張力によってアルミニウム箔１にシワまたは波打ちといった不具合が生じることが多くなる。
【００２９】
これに対し、アルミニウム箔１の上記一方の主面の静止摩擦係数および動摩擦係数は従来のアルミニウム箔と比べて低く、静止摩擦係数が１．０以下、動摩擦係数が０．８以下である。そのため、この当該一方の主面をロールツーロール加工時における上記ロールとの接触面とすれば、張力によって当該一方の主面と上記ロールとの不均一な接触状態が修正され、アルミニウム箔１にシワまたは波打ちといった不具合が生じることを抑制することができる。
【００３０】
さらに、アルミニウム箔１は、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である上記一方の主面を有している。このため、たとえばロールツーロール加工などにより、当該一方の主面に平滑性が高く厚みムラの少ない機能性コート膜４（図５参照）を成膜することができるほか、ナノメートルオーダーの微細パターンを有する膜を形成することができる。
【００３１】
また、アルミニウム箔１は、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下である上記一方の主面を有している。このため、当該一方の主面上にたとえば４０ｎｍ程度と薄い機能性コート膜４（図５参照）を成膜した場合にも、当該一方の主面上において当該機能性コート膜４が成膜されていない異常領域（以下、抜けという）が生じることを抑制することができる。
【００３２】
アルミニウム箔１の厚みＴ（図１参照）は４μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。アルミニウム箔の厚みが４μｍ未満であると、アルミニウム箔として機械的強度を維持することができず、製造時のハンドリング等によってアルミニウム箔の表面にシワが生じる。アルミニウム箔の厚みが２００μｍを超えると、アルミニウム箔の重量が増大するだけでなく、成形等の加工に制限が加えられるので好ましくない。さらに好ましくは、アルミニウム箔１の厚みは６μｍ以上２００μｍ以下である。
【００３３】
なお、アルミニウム箔１は、後述する本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法を実施することにより製造することができる。単に、上記表面粗さＲａ，Ｒｚを有するアルミニウム箔は、物理的研磨、電解研磨、化学研磨などの研磨加工法や、従来の冷間圧延法によっても製造することができる。しかし、本発明者らは鋭意検討を重ねているが、これらの研磨加工法や従来の冷間圧延法により上記ピークカウント数が１０以上である主面を有するアルミニウム箔１が製造可能であることは確認されていない。
【００３４】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法について説明する。
【００３５】
図３に示されるように、本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法は、一般的なアルミニウム箔の製造方法と同様に、鋳塊を準備する工程（Ｓ１０）、鋳塊に均質化処理を行う工程（Ｓ２０）、鋳塊を熱間圧延する工程（Ｓ３０）、熱間圧延により得られた熱延材を冷間圧延する工程（Ｓ４０）、および冷間圧延により得られた冷延材を最終仕上げとして冷間圧延（以下、最終仕上げ冷間圧延という）してアルミニウム箔を形成する工程（Ｓ５０）とを備える。しかし、最終仕上げ冷間圧延工程（Ｓ５０）において表面粗さＲａが４０ｎｍ以下のロール面を有する圧延ロールを使用する点で異なる。以下、具体的に説明する。
【００３６】
まず、鋳塊を準備する（工程（Ｓ１０））。具体的には、所定の組成のアルミニウムの溶湯を調製し、アルミニウムの溶湯を凝固させることにより鋳塊を鋳造（例えば半連続鋳造）する。
【００３７】
次に、得られた鋳塊に均質化熱処理を行う（工程（Ｓ２０））。均質化熱処理は、たとえば加熱温度を４００℃以上６３０℃以下、加熱時間を１時間以上２０時間以下とする条件で行われる。
【００３８】
次に、鋳塊を熱間圧延する（工程（Ｓ３０））。本工程により、所定の厚みＷ１を有する熱延材が得られる。熱間圧延は、１回または複数回行われてもよい。
【００３９】
次に、熱間圧延により得られた熱延材を冷間圧延する（工程（Ｓ４０））。本工程により、所定の厚みＷ２を有する冷延材（最終仕上げ冷間圧延工程（Ｓ５０）における被圧延材）が得られる。本工程において、冷間圧延はたとえば中間焼鈍工程を挟んで複数回行われる。たとえば、まず熱延材に対し第１冷間圧延工程（Ｓ４０Ａ）を実施して熱延材の厚みＷ１よりも薄く冷延材の厚みＷ２よりも厚い圧延材を形成する。次に、得られた圧延材に対し中間焼鈍工程（Ｓ４０Ｂ）を施す。中間焼鈍は、たとえば焼鈍温度を５０℃以上５００℃以下、焼鈍時間を１秒以上２０時間以下とする条件で行われる。次に、焼鈍後の圧延材に対し第２冷間圧延工程（Ｓ４０Ｃ）を実施して厚みＷ２の冷延材を形成する。
【００４０】
次に、冷延材（被圧延材）を最終仕上げ冷間圧延する（工程（Ｓ５０））。本工程では、表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールを用いて圧下率が３５％以上の条件で被圧延材を最終仕上げ冷間圧延する。圧延ロールは被圧延材と接触して圧延するロール面を有している。本工程により得られるアルミニウム箔１の上記一方の主面の反対側の主面（他方の主面ともいう）の表面粗さＲａ，Ｒｚおよびピークカウント数が特に制限されない場合（たとえばアルミニウム箔１がロールツーロールプロセスに用いられたときに、他方の主面がガイドロールなどと接触することがない場合）には、被圧延材を挟んで配置される一対の圧延ロールのうちの一方の圧延ロールのロール面の表面粗さＲａが４０ｎｍ以下であればよい。一方、第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂのいずれにおいても表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下であり、さらに、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙのうちの少なくとも一方向における粗さ曲線に基づくピークカウント数が１０以上であるアルミニウム箔１を形成する場合には、上記一対の圧延ロールはいずれもロール面の表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である。
【００４１】
最終仕上げ冷間圧延工程において表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールを用いる理由は以下のとおりである。最終仕上げ冷間圧延工程で使用する圧延ロールの表面粗さは、最終仕上げ冷間圧延工程後に得られるアルミニウム箔の表面粗さに大きく影響する。表面粗さＲａが４０ｎｍより大きい圧延ロールを用いてアルミニウム箔を圧延すると、得られたアルミニウム箔は圧延方向Ｘに対して垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚが４０ｎｍよりも大きくなり、表面粗さＲａも１０ｎｍよりも大きくなってしまう。最終仕上げ冷間圧延工程で使用する圧延ロールの表面粗さＲａは、できるだけ小さいことが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以下である。なお、圧延ロールの表面粗さＲａはＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａであり、一方、アルミニウム箔の表面粗さＲａはＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａを、面に対して適用できるように三次元に拡張して算出された値である。
【００４２】
最終仕上げ冷間圧延工程における圧下率が３５％以上である理由は以下のとおりである。一般的に圧下率が低くなると、圧延ロールとアルミニウム箔との間にかみこまれる圧延油膜量が増える傾向にある。このため、圧延工程後のアルミニウム箔の表面に圧延油が押し込まれてできる深さが数十〜数百ｎｍのオイルピットが増える。その結果、得られたアルミニウム箔の表面は、オイルピットによる凹凸が増えてしまう。したがって、３５％よりも小さい圧下率で圧延を行うと、得られるアルミニウム箔の表面粗さＲａは、オイルピットによる凹凸に大きく影響され、１０ｎｍよりも大きくなってしまう。圧下率の上限値は、特に限定されないが、圧延性を考慮すると、好ましくは６０％である。
【００４３】
このようにして、本実施の形態に係るアルミニウム箔１を得ることができる。該アルミニウム箔１において少なくとも第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂの少なくともいずれか一方の主面は、最終仕上げ冷間圧延工程（Ｓ５０）において表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールにより圧延されて形成された面である。
【００４４】
なお、冷間圧延する工程（Ｓ４０）では、冷間圧延が１回のみ行われてもよい。冷間圧延する工程（Ｓ４０）では、冷間圧延が焼鈍前にのみ行われ、焼鈍後に行われなくてもよい。言い換えると、冷間圧延する工程（Ｓ４０）における冷間圧延と次工程（Ｓ５０）における最終仕上げ冷間圧延とが中間焼鈍工程を挟んで実施されてもよい。
【００４５】
また、冷間圧延する工程（Ｓ４０）では、中間焼鈍が実施されなくてもよい。また、冷間圧延する工程（Ｓ４０）では、複数回の冷間圧延を実施した後に中間焼鈍を実施してもよいし、中間焼鈍後に複数回の冷間圧延を実施してもよい。
【００４６】
また、最終仕上げ冷間圧延工程（Ｓ５０）において最終仕上げ冷間圧延される被圧延材は鋳塊に熱間圧延および冷間圧延を施すことにより準備されるが、被圧延材は連続鋳造により準備されてもよい。このようにしても、該被圧延材に最終仕上げ冷間圧延工程（Ｓ５０）を施すことにより、本実施の形態に係るアルミニウム箔１を得ることができる。
【００４７】
最終仕上げ冷間圧延に使用する圧延油の種類は特に限定されないが、圧延油の粘度は低い方が好ましい。この理由は、圧延油粘度が低い方が、圧延ロールとアルミニウム箔との間にかみこまれる圧延油の潤滑がより高くなり、最終仕上げ冷間圧延工程中にアルミニウム箔表面に押し込まれてできるオイル溜りが生成しにくくなるため、当該工程後のアルミニウム箔表面に存在するオイルピットが低減できる。好ましくは油温度が３７．８℃（１００°Ｆ）の時の粘度が１．７ｃＳｔ以上３．５ｃＳｔ以下であることが好ましく、より好ましくは２．０ｃＳｔ以上３．０ｃＳｔ以下である。
【００４８】
なお、軟質のアルミニウム箔１を製造する場合には、最終仕上げ冷間圧延工程（Ｓ５０）により得られたアルミニウム箔１に１８０℃以上４５０℃以下程度の温度で１〜３０時間程度の熱処理を施せばよい。
【００４９】
次に、図４を参照して、上記により得られたアルミニウム箔１を用いたロールツーロール用アルミニウム箔３について説明する。
【００５０】
図４に示されるように、ロールツーロール用アルミニウム箔３は、本実施の形態に係るアルミニウム箔１と、アルミニウム箔１がロール状に巻き付けられている巻芯２とを備える。ロールツーロール用アルミニウム箔３は、ロールツーロールプロセスにより任意の加工が施され得る。ロールツーロール用アルミニウム箔３においてアルミニウム箔１の第１主面１Ａは、当該ロールツーロール用アルミニウム箔３がロールツーロールプロセスに用いられたときにガイドロールまたは駆動ロールなどとの接触面となるように設けられている。
【００５１】
図５を参照して、ロールツーロール用アルミニウム箔３は、たとえばロールツーロール方式の成膜装置６００にロールツーロール用キャリア材として使用され得る。成膜装置６００は、前処理チャンバー４００と成膜チャンバー５００とを備える。前処理チャンバー４００には、必要に応じて、アルミニウム箔１を所定の温度に加熱する予熱装置４１０と、アルミニウム箔１の第１主面１Ａに剥離コート剤（例えば、フッ素系、シリコン系の剥離コート剤）を塗布する塗布部４２０とが隔壁４３０を隔てて収容されている。成膜チャンバー５００には、機能性コート膜４の原料をキャリア材としてのアルミニウム箔１の第１主面１Ａに噴出する噴出部５１０と、噴出された上記材料を加熱して硬化させるためのヒータ５２０とが収容されている。なお、成膜チャンバー５００には、噴出部５１０に代えて、機能性コート膜４の原料を第１主面１Ａに吐出する吐出部、または機能性コート膜４の原料を第１主面１Ａに塗布する塗布部が設けられていてもよい。
【００５２】
前処理チャンバー４００および成膜チャンバー５００には、キャリア材としてのアルミニウム箔１の搬送経路上の入側と出側にアルミニウム箔１の第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂとそれぞれ接触してこれを支持する補助ロール２２０が設けられている。そのため、上記成膜装置６００に用いられるロールツーロール用アルミニウム箔３においては、アルミニウム箔１は第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂがいずれもが表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下であり、さらに、圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙのうちの少なくとも一方向における粗さ曲線に基づくピークカウント数が１０以上であるのが好ましい。
【００５３】
このようにすれば、アルミニウム箔１の第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂの静止摩擦係数を１．０以下、動摩擦係数を０．８以下とすることができる。このため、ロールツーロールプロセスにおいて補助ロール２２０と接触したときにも、アルミニウム箔１にシワまたは波打ちといった不具合が生じることを十分に抑制することができる。
【００５４】
その結果、ロールツーロール用アルミニウム箔３を用いてロールツーロールプロセスを施すことにより、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に機能性コート膜４を成膜することができる。これにより、アルミニウム箔１と、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に形成されている機能性コート膜４と、アルミニウム箔１と機能性コート膜４との積層体がロール状に巻き付けられている巻芯５とを備えるロール材６を高い歩留まりで容易に製造することができる。
【００５５】
なお、機能性コート膜４は任意の材料で構成されていればよく、たとえば任意の金属または樹脂などで構成されていればよい。成膜装置６００の成膜チャンバー５００内にはそれぞれ異なる材料を塗布可能な複数の塗布装置（噴出部５１０）が設けられており、機能性コート膜４は複数の機能性コート層の積層体として構成されていてもよい。複数の機能性コート層の積層体として構成されている機能性コート膜４は、任意の電子デバイス（たとえば図６に示す有機ＥＬ素子２０）の機能素子（図６に示す機能素子１０）の少なくとも一部の構造体として形成され得る。
【００５６】
ロール材６においてキャリア材としてのアルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に形成されている機能性コート膜４は、第１主面１Ａの表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であるため、平滑性が高く厚みのムラが少ない。また、第１主面１Ａの圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下である。そのため、たとえば４０ｎｍ程度と薄い機能性コート膜４が第１主面１Ａ上に成膜される場合にも、ロール材６において機能性コート膜４の上記抜けの発生が抑制されている。また、ロールツーロール方式の成膜装置６００では、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に、微細パターンが形成された機能性コート膜を成膜することも可能である。成膜チャンバー５００の噴射部、吐出部、または塗布部は、第１主面１Ａ上において部分的に噴射、吐出、または塗布可能に設けられている。このようにしても、キャリア材としてのアルミニウム箔１は、第１主面１Ａの表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ第１主面１Ａの圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下である。そのため、当該第１主面１Ａ上に形成される機能性コート膜は、従来のアルミニウム箔上に形成される機能性コート膜と比べて、より微細なパターン形状を有することができる。アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上には、例えばナノメートルオーダーのパターン形状を有する機能性コート膜をロールツーロール方式により成膜可能である。
【００５７】
次に、図６および図７を参照して、上記により得られたアルミニウム箔１を用いた電子デバイスについて説明する。
【００５８】
図６に示されるように、本実施の形態に係る電子デバイスは、本実施の形態に係るアルミニウム箔１と、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に形成されている任意の機能素子１０とを備えている。図６は、電子デバイスとしての有機ＥＬ素子２０を説明するための断面図である。図７は、電子デバイスとしての太陽電池３０を説明するための断面図である。
【００５９】
図６に示された有機ＥＬ素子２０は、本実施の形態に係るロールツーロール用アルミニウム箔３（あるいはロール材６）を用いてロールツーロールプロセスにより製造されるものである。有機ＥＬ素子２０は、ロール材６におけるアルミニウム箔１により構成される基板１と、該アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に形成された機能性コート膜４により構成されている機能素子１０とを備えている。機能素子１０は、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に、下部電極層１１、厚膜誘電体層１２、平坦化層１３、発光層１４、薄膜誘電体層１５、バッファ層１６、および上部透明電極層１７が積層した構成を有している。機能素子１０は、ロールツーロール用アルミニウム箔３および図５に示すような成膜装置６００を用いたロールツーロールプロセスにより機能性コート膜４として形成されている。
【００６０】
図７に示された太陽電池３０は、本実施の形態に係るロールツーロール用アルミニウム箔３を用いてロールツーロールプロセスにより製造されるものである。太陽電池３０は、ロール材６におけるアルミニウム箔１と基材５１とが接合されてなる基板５０と、該アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に形成された機能性コート膜４により構成されている機能素子（太陽電池セル）４０とを備えている。機能素子４０は、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に、絶縁層３１、アルカリ供給層３２、下部電極３３、光吸収層３４、バッファ層３５、および上部電極３６が積層した構成を有している。機能素子４０は、ロールツーロール用アルミニウム箔３および図５に示すような成膜装置６００を用いたロールツーロールプロセスにより、機能性コート膜４として形成されている。太陽電池セル４０は、取り出し電極４２，４４を介して外部に出力可能に設けられている。基材５１は、任意の金属で構成されていればよく、たとえばチタン（Ｔｉ）または鋼などにより構成されている。アルミニウム箔１と基材５１とは、たとえばロールツーロールプロセスを用いた加圧接合法により接合されている。アルミニウム箔１と基材５１との接合界面には、合金層６０が形成されていてもよい。
【００６１】
有機ＥＬ素子２０および太陽電池３０は、基板としてのアルミニウム箔１の第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂが上記のように高い表面平滑性を有しており、ロールツーロールプロセスにおいてシワまたは波打ちといった不具合が抑制されているため、当該不具合に起因した歩留まり低下が抑制されている。
【００６２】
さらに、有機ＥＬ素子２０において、発光層１４は表面平滑性の高い第１主面１Ａ上に形成されているため、発光層１４の厚みムラが抑制されており、有機ＥＬ素子２０は電流リークなどによる発光ムラが抑制されている。また、太陽電池３０において、光吸収層３４は、表面平滑性の高い第１主面１Ａ上に形成されているため、光吸収層３４の厚みムラが抑制されており、特性のばらつきが抑制されている。
【００６３】
つまり、ロールツーロール用アルミニウム箔３を用いてロールツーロールプロセスを行うことにより、アルミニウム箔１の第１主面１Ａ上に機能素子１０，４０を低コストかつ高歩留まりで形成することができ、該機能素子１０，４０を備える有機ＥＬ素子２０および太陽電池３０などの電子デバイスを低コストかつ高歩留まりで製造することができる。また、本発明のアルミニウム箔１は、これらの他、液晶、電子ペーパなどのディスプレイ、有機太陽電池、二次電池、半導体およびタッチパネルなどの電子デバイスに好適に用いることができるのはいうまでもない。
【００６４】
なお、本実施の形態に係るアルミニウム箔１の組成は特に限定されないが、鉄（Ｆｅ）の含有量は０．００１％質量以上１．７質量％以下であることが好ましい。鉄はアルミニウムへの固溶度が小さいため、アルミニウムの鋳造時にＦｅＡｌ３等の金属間化合物が晶出しやすくなる。アルミニウム箔の表面（第１主面１Ａおよび第２主面１Ｂを含む）に存在する晶出物は、当該表面に凹凸を生じさせる。本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法の冷間圧延工程および最終仕上げ冷間圧延工程において、晶出物はアルミニウムの素地よりも硬いため、アルミニウムが優先的に塑性変形を起こす。晶出物は、塑性変形しているアルミニウム箔の表面の上を転がり、一部の晶出物はアルミニウム箔の表面から欠落してアルミニウム箔の表面に凹凸を生じさせる原因となる。鉄の含有量が１．７質量％以上になると、このような晶出物が粗大かつ大量に析出するため、アルミニウム箔の表面平滑性を制御することが難しい。また、鉄の含有量が０．００１質量％未満であると、アルミニウム箔の強度が低下する。そのため、鉄の含有量は０．００１％質量以上１．７質量％以下であることが好ましい。
【００６５】
また、本実施の形態に係るアルミニウム箔１においてマンガン（Ｍｎ）の含有量は１．５質量％以下であることが好ましい。鉄と同様にマンガンもアルミニウムへの固溶度が小さいため、アルミニウムの鋳造時にＡｌ‐Ｆｅ‐Ｍｎ系の化合物等が晶出しやすくなる。Ａｌ‐Ｆｅ‐Ｍｎ系の晶出物は、Ａｌ‐Ｆｅ系の晶出物よりも微細であるが、これらの晶出物はアルミニウム箔の表面から欠落してアルミニウム箔の表面に凹凸を生じさせる原因となる。このため、マンガンの含有量は１．５質量％以下にする必要があり、０．８質量％以下であることが好ましい。
【００６６】
さらに、本実施の形態に係るアルミニウム箔１においてシリコン（Ｓｉ）の含有量は０．００１質量％以上０．６質量％以下であることが好ましく、０．００１質量％以上０．３質量％以下であることがより好ましい。シリコンはアルミニウムへの固溶度が大きく晶出物を形成し難いため、アルミニウム箔において晶出物を生成させない程度の含有量であればアルミニウム箔の表面平滑性に悪影響を及ぼさない。また、シリコンを含むと固溶強化によってアルミニウム箔の機械的強度を向上させることができるので、厚みが薄い箔の圧延を容易にすることができる。シリコンの含有量が０．００１質量％未満では、上述の効果を十分に得ることができない。シリコンの含有量が０．６質量％を超えると、粗大な晶出物が発生しやすくなり、表面平滑性が阻害されるだけでなく、結晶粒の微細化効果も損なわれるため、強度と加工性も低下する傾向にある。
【００６７】
本実施の形態に係るアルミニウム箔１においてマグネシウム（Ｍｇ）の含有量は３質量％以下であることが好ましい。マグネシウムはアルミニウムへの固溶度が最大で１８質量％と大きく、晶出物の発生が極めて少ないため、アルミニウム箔の表面平滑性に大きな影響をおよぼすことなく、アルミニウム箔の機械的強度を改善することができる。しかし、マグネシウムの含有量が３質量％を超えると、アルミニウム箔の機械的強度が高くなりすぎるので、アルミニウム箔の圧延性が低下する。アルミニウム箔の好ましい反射特性と機械的強度とを兼ね備えるためには、マグネシウムの含有量を２質量％以下にすることがさらに好ましい。
【００６８】
なお、本発明のアルミニウム箔は、上記の特性と効果に影響を与えない程度の含有量で、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、ビスマス（Ｂｉ）等の元素を含んでいてもよい。しかし、これらの元素の含有量は、それぞれ０．１質量％以下であることが好ましい。
【００６９】
上記で説明してきたように本実施の形態に係るアルミニウム箔１は、文字通り「箔」であって、一般的に厚みが５００μｍ程度以上となる「アルミニウム板」とは異なり以下のような種々のメリットを有する。すなわち、アルミニウム箔１は、軽量化に特に優れるとともに成形加工が容易であり、またアルミニウム板では困難である湾曲物への貼り付け等の形状追従性やフレキシブル性を示すというメリットがある。また、廃棄物の減量につながる等、環境に対する負荷の面でもアルミニウム板に対するメリットを有する。
【００７０】
したがって、このような本実施の形態に係るアルミニウム箔１は、上記のメリットを活かし、たとえば薄膜製造用機材（型材）、微細パターン形成用基板、二次電池の電極体(特に集電体)、光反射部材、太陽電池用バックシート、装飾品、建築材、電化製品のボディ、電子デバイスなどの用途に好適に利用することができる。
【実施例】
【００７１】
以下に説明するように本発明の実施例と比較例のアルミニウム箔の試料を作製した。
表１に示す組成Ａ〜Ｈのアルミニウムを用いて、表２に示す製造工程に従って、表３に示す実施例１〜１３と比較例１〜４のアルミニウム箔の試料を作製した。なお、表１において「その他元素計」とは、ＪＩＳで規定される元素以外の不可避不純物元素（Ｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｎａなど）の合計含有量を示す。【００７２】
【表１】
2016125608.tif 000003
【００７３】
【表２】
2016125608.tif 000004
【００７４】
実施例１〜１３のアルミニウム箔の試料は、主に２通りの方法で作製した。実施例１〜７のアルミニウム箔の試料は、本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法と同様に、アルミニウム合金（鋳塊）に対し均質化熱処理、熱間圧延を実施した後、冷間圧延、および最終仕上げ冷間圧延を実施することにより作製した（製法１）。【００７５】
具体的には、ＤＣ鋳造によって得られたアルミニウムの鋳塊を加熱炉にて所定の温度と時間で均質化熱処理を行った。その後、当該鋳塊に対し、厚みが約６．５ｍｍになるまで熱間圧延を行った。得られた熱間圧延材に対して複数回の冷間圧延を行い、冷間圧延の途中で所定の温度と時間で中間焼鈍を実施し、さらに冷間圧延を行って所定の厚みを有する被圧延材を作製した。さらに、被圧延材に対し最終仕上げ冷間圧延を行った。表２に各工程条件を示す。このようにして、表３に示す厚みを有する実施例１〜７のアルミニウム箔の試料を作製した。【００７６】
実施例８〜実施例１３のアルミニウム箔の試料は、連続鋳造を実施した後、得られた鋳塊に対し直接冷間圧延を実施し、さらに最終仕上げ冷間圧延を実施することにより作製した（製法２）。【００７７】
具体的には、連続鋳造によって得られたアルミニウムの鋳塊に対し、複数回の冷間圧延を行って所定の厚みを有する被圧延材を作製した。さらに、被圧延材に対し最終仕上げ冷間圧延を行った。表２に各工程条件を示す。このようにして、表３に示す厚みを有する実施例８〜１３のアルミニウム箔の試料を作製した。【００７８】
実施例１〜１３のアルミニウム箔の試料は、表面粗さＲａが４０ｎｍである圧延ロールを用いて圧下率が３５％の条件で被圧延材を最終仕上げ冷間圧延することにより作製した。【００７９】
比較例１のアルミニウム箔の試料は、鋳塊に対し均質化熱処理、熱間圧延を実施した後、冷間圧延、および本実施の形態に係るアルミニウム箔の製造方法における最終仕上げ冷間圧延と同様の条件で冷間圧延を実施し、さらに得られたアルミニウム箔に対し電解研磨を行うことにより作製した。つまり、電解研磨前の最終冷間圧延は、表面粗さＲａが４０ｎｍである圧延ロールを用いて圧下率が３５％の条件で行った。電解研磨は、４００ｍＬのエタノール中に１００ｍＬの過塩素酸を加えた浴温度０℃の溶液中に、電圧２０Ｖの条件で３分間、該アルミニウム箔を浸漬させることにより行った。【００８０】
比較例２のアルミニウム箔の試料は、基本的には比較例１のアルミニウム箔の試料と同様の方法により作製したが、冷間圧延の途中で所定の温度と時間で中間焼鈍を実施し、電解研磨前の最終冷間圧延における圧下率を変更して作製した。具体的には、当該最終冷間圧延を表面粗さＲａが４０ｎｍである圧延ロールを用いて圧下率が３３％の条件で行った。【００８１】
比較例３のアルミニウム箔の試料は、鋳塊に対し均質化熱処理、熱間圧延を実施した後、冷間圧延、および最終仕上げ冷間圧延を実施することにより作製した。最終仕上げ冷間圧延は、表面粗さＲａが１５００ｎｍである圧延ロールを用いて圧下率が３５％の条件で行った。【００８２】
比較例４のアルミニウム箔の試料は、鋳塊に対し均質化熱処理、熱間圧延を実施した後、冷間圧延、および最終仕上げ冷間圧延を実施することにより作製した。最終仕上げ冷間圧延は、表面粗さＲａが１５００ｎｍである圧延ロールを用いて圧下率が４４％の条件で行った。【００８３】
なお、均質化熱処理時間は、一般的な処理時間内であればよく、表２に示す時間に限定されるものではない。中間焼鈍条件は、表２に示す温度と時間に限定されるものではなく、一般的な操業条件の範囲内であればよい。【００８４】
得られた実施例１〜１３および比較例１〜４の各試料について、それぞれ表面粗さＲａが制御された圧延ロール側に位置する主面を原子間力顕微鏡により観察し、観察結果に基づいて表面粗さＲａ、圧延方向Ｘおよび圧延方向Ｘに対し垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚ値、およびピークカウント数を測定した。さらに、各試料について上記主面の静止摩擦係数と動摩擦係数を測定した。以下、これらの測定方法の詳細について説明する。【００８５】
原子間力顕微鏡による観察は、セイコーインスツルメンツ株式会社製の走査型プローブ顕微鏡  Ｎａｎｏｐｉｃｓ１０００を用いて、ダンピング方式（非接触）による表面形状を８０μｍ×８０μｍの矩形の視野で行った。得られた観察結果に対して、最小二乗近似によって曲面を求めてフィッティングを行う３次曲面自動傾き補正で試料の傾きを補正し、表面粗さＲａと圧延方向Ｘおよび圧延方向Ｘに対し垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚとを測定した。表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａを、観察された表面全体に対して適用できるように三次元に拡張して算出された値である。圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙの表面粗さＲｚは、同視野内の圧延方向および垂直な方向Ｙに沿ったそれぞれ任意の断面における２次元でのＲｚ値をＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９８２年版）に基づいた評価方法で測定した。【００８６】
圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙにおけるピークカウント数は、以下のようにして測定した。まず、同視野内の圧延方向Ｘおよび垂直な方向Ｙに沿ったそれぞれ任意の断面における主面の粗さ曲線を得た。次に、該粗さ曲線に、中心線と、中心線に対し１ｎｍ上方にかつ中心線に平行に上側ピークカウントレベルを設けた。そして、該粗さ曲線において上側ピークカウントレベルと交差する２点を有し、当該２点間に他に交差する点を有しておらず、上側ピークカウントレベルに対して上方に凸な部分を１ピークとし、基準長さＬを４０μｍとしてこの基準長さＬ内のピーク数をカウントした。【００８７】
静止摩擦係数および動摩擦係数の評価は、佐川製作所製摩擦力測定機を用いて行った。まず、実施例１〜１３および比較例１〜４の試料の上記主面上に、重さ２００ｇ、面積６５ｍｍ×６５ｍｍ、表面が鏡面であるＳＵＳ板おもりを載せ、該ＳＵＳ板おもりを１００ｍｍ／分の速度で圧延方向と平行に２０ｍｍ滑らせた。このとき、ＳＵＳ板おもりが動き出す時に必要とした力（ＳＵＳ板おもりに付加されていた力）から静止摩擦係数を計測した。さらに、ＳＵＳ板おもりが動き出した後、動き出しの位置から１５ｍｍ〜２０ｍｍの間を上記速度で移動するときに必要とした力（ＳＵＳ板おもりに付加されていた力）の平均値から動摩擦係数を計測した。【００８８】
各試料についての表面粗さＲａ，Ｒｚ、ピークカウント数、静止摩擦係数および動摩擦係数の測定値を表３に示す。【００８９】
【表３】
2016125608.tif 000005
【００９０】
表３に示す結果から、表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールを用いて圧下率が３５％以上の条件で被圧延材を最終仕上げ冷間圧延して作製された実施例１〜１３の試料は、いずれも表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であり、かつ、圧延方向および前記圧延方向と垂直な方向の表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ以下の主面を有し、圧延方向および垂直な方向のうちの少なくとも一方向における当該主面の粗さ曲線から算出したピークカウント数が、基準長さＬを４０μｍとしたときに１０以上であった。さらに、実施例１〜１３の試料は、いずれも静止摩擦係数が１．０以下であり、動摩擦係数が０．８以下であった。【００９１】
これに対し、表面粗さＲａが４０ｎｍ以下である圧延ロールを用いて圧下率３５％または３３％の条件で被圧延材を冷間圧延した後、電解研磨を行い作製された比較例１および比較例２の試料は、圧延方向および垂直な方向におけるピークカウント数がいずれも１０未満であり、静止摩擦係数が１．０超えであった。【００９２】
また、表面粗さＲａが１５００ｎｍである圧延ロールを用いて最終仕上げ冷間圧延を行い作製された比較例３および４の試料は、表面粗さＲａが１０ｎｍ超えであり、圧延方向に垂直な方向の表面粗さＲｚがいずれも４０ｎｍ超えであり、圧延方向および垂直な方向におけるピークカウント数がいずれも１０未満であった。比較例３および４の試料は、動摩擦係数が０．８超えであった。【００９３】
以上の結果より、本発明によれば、従来のアルミニウム箔と比べて静止摩擦係数および動摩擦係数がいずれも十分に低いアルミニウム箔を得ることができることが確認された。これにより、本発明に従ったアルミニウム箔は、ロールツーロール加工がされたときにシワや波打ちの発生が抑制され得ることが確認された。【００９４】
今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、ロールツーロールプロセスに用いられるアルミニウム箔に特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００９６】
１  アルミニウム箔、１Ａ  第１主面、１Ｂ  第２主面、２，５  巻芯、３  ロールツーロール用アルミニウム箔、４  機能性コート膜、６  ロール材、１０，４０  機能素子、１１  下部電極層、１２  厚膜誘電体層、１３  平坦化層、１４  発光層、１５  薄膜誘電体層、１６  バッファ層、１７  上部透明電極層、２０  有機ＥＬ素子、３０  太陽電池、３１  絶縁層、３２  アルカリ供給層、３３  下部電極、３４  光吸収層、３５  バッファ層、３６  上部電極、４２，４４  取り出し電極、５１  基材、６０  合金層、２２０  補助ロール、４００  前処理チャンバー、４１０  予熱装置、４２０  塗布部、４３０  隔壁、５００  成膜チャンバー、５１０  噴出部、５２０  ヒータ、６００  成膜装置。
【図１】
2016125608.tif 000006
【図２】
2016125608.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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