CN102543266A

CN102543266A - 具有铜导线的透明导电膜

Info

Publication number: CN102543266A
Application number: CN2010106067045A
Authority: CN
Inventors: 李光荣; 詹俊彬; 胡文玮; 洪辰铭
Original assignee: YINGHUI SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinhui Optoelectronic Material Co ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102543266B

Abstract

一种具有铜导线的透明导电膜，包含一个塑料基板、一个透明导电膜层、一个锚固层，以及一个铜导线层，该塑料基板具有一个位在中间的动作区，以及一个邻近其边缘且围绕该动作区的边框区，该透明导电膜层沉积于塑料基板上，该锚固层沉积于透明导电膜层上，该铜导线层用以提供电源给透明导电膜，并且位于边框区内且沉积于透明导电膜层上。本发明该锚固层为特定的金属或金属氧化物材料，而通过此中介结构，一方面可以改善铜导线层在透明导电膜层上的附着性，另一方面，也保护该透明导电膜层免受铜导线蚀刻制程中蚀刻液的侵蚀。

Description

具有铜导线的透明导电膜

技术领域

本发明涉及一种透明导电膜，特别是涉及一种具有铜导线的透明导电膜。

背景技术

人性化介面是未来与电子产品间沟通的主流趋势，其中，以触控作为操作介面已经逐渐渗入人们生活的各个面向，而普遍广泛地应用于例如计算机、游戏、或家电产品中。以触控面板取代鼠标或键盘的操作，提供了人们与计算机间另一种更直接与饶富趣味的互动模式。

触控技术依操作原理主要可分为电阻式或电容式等种类，而对于触控面板的制作技术也已经累积有相当多的文献资料。在中国台湾发明专利案号I235623中，公开了一种以金属镀膜技术在触控面板上布设电路的方式，上述的专利主要用以在邻近一个透明导电玻璃基板的四周边缘处，制作出沿着该基板的X轴与Y轴方向，且以相互垂直方式布设的数条电路。所述电路经由一个软性排线电连接至一个控制元件，并可侦测当触控面板在受一外力触压后所造成的电压差数值。其中，该案提出以往的电路成型方式是以网版印刷制程将银胶直接涂布于一个透明导电膜上的预定位置，然而，以印刷银胶制作所述电路会引发许多问题，包括：银胶的附着性差、涂布层均匀性不好造成电阻特性不稳定等缺点，因此，取而代之地，该案以溅镀技术将导电金属直接沉积于透明导电膜上以形成上述电路，而改善了前述使用银胶的缺点。

虽然以溅镀方式来制作金属导线可获得较佳的电路讯号品质，并可加大可视区面积及达到更佳的讯号回馈能力。然而在制作金属导线的过程中，会先在该透明导电膜上溅镀一层金属薄膜，接着利用微影与蚀刻的方式形成特定的电路型态。其中，在检测金属导线与透明导电膜之间的附着性性质时，若与以透明导电玻璃作为基板的样品相比较，当使用具挠曲性的塑料材料作为基板时，会发现金属导线在透明导电膜上的附着性较差。

另一方面，该金属导线的材质若是使用铜，因金属铜具有钝态的特性，除了可选择的蚀刻液种类较少，在蚀刻铜金属的过程中所使用的酸性蚀刻液也容易向下蚀刻到透明导电膜使其表面损伤、而造成电阻升高的现象。

因此，对于在软性触控面板的领域中，如何去改善铜导线制程中的附着性问题以及维持导电膜电阻稳定性为本发明所要阐述的主要重点。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种在软性触控面板装置中，可改善铜导线附着性的透明导电膜。

本发明的另一目的在于提供一种在铜导线制程中，可改善蚀刻过程所造成的损伤现象的透明导电膜。

本发明的透明导电膜包含一个塑料基板、一个透明导电膜层、一个铜导线层，以及一锚固层。

该塑料基板包括一个待测表面，该待测表面划分具有一个位在中间的动作区，以及一个邻近该塑料基板的边缘且围绕该动作区的边框区。

该透明导电膜层以沉积的方式设置于塑料基板的待测表面上。

该铜导线层用以提供电源给透明导电膜，该铜导线层位于边框区内且远离该塑料基板地设置于透明导电膜层上。

该锚固层连接于透明导电膜层与铜导线层之间。

本发明具有铜导线的透明导电膜的锚固层可为金属材料且选自：钼(Mo)、钛(Ti)、镍铬合金(NiCr)，或钽(Ta)，而该金属锚固层的厚度是介于5～100纳米。

本发明具有铜导线的透明导电膜的锚固层可为金属氧化物材料且选自：氧化钽(Ta₂O₅)、氧化锡(SnO₂)或氧化锌(ZnO)掺杂Y，Y为铝(Al)，或镓(Ga)，而该金属氧化物锚固层的厚度是介于3～50纳米。

本发明具有铜导线的透明导电膜的透明导电膜层包括一个位在动作区内的图案化电容单元，以及一个与电容单元相间隔且位在边框区内的电路单元，该锚固层包括一个连接于电路单元与铜导线层之间的锚固部。

本发明具有铜导线的透明导电膜的锚固层还包括一个连接于透明导电膜层的电容单元上的保护部。

本发明的有益效果在于：通过增设锚固层的中介结构，一方面可以增进铜导线层在透明导电膜层上的附着性；另一方面，也可在制作过程中，保护该透明导电膜层免受蚀刻溶液的腐蚀。

附图说明

图1是一俯视图，显示本发明具有铜导线的透明导电膜的第一较佳实施例与一排线的连接示意关系；

图2是一剖视图，显示该第一较佳实施例的局部结构；

图3是一剖视图，显示本发明的第二较佳实施例的局部结构；

图4是一局部剖视图，显示本发明的第三较佳实施例；

图5是一局部剖视图，显示本发明的第四较佳实施例。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

有关本发明前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的四个较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

在本发明被详细描述前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图1与图2，本发明的具有铜导线的透明导电膜的第一较佳实施例包含一个塑料基板1、一个透明导电膜层2、一个铜导线层3，以及一个锚固层4。该塑料基板1包括一个待测表面11，以及一个位在待测表面11相反侧的背面12。在本实施例中，该塑料基板1可为经表面处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，所述表面处理是在塑料基板1的背面12上制作具抗刮伤效果的硬化涂层，或可改善光学效果的抗炫目层、抗反射层，以及抗牛顿环层。另外，该待测表面11上可区分出一个位在中间以感应使用者触压动作的动作区13，以及一个邻近塑料基板1边缘且围绕动作区13的边框区14。

该透明导电膜层2可为氧化铟(In₂O₃)掺杂约1％～15％的氧化锡(SnO₂)所组成，并以薄膜沉积的方式形成于塑料基板1的待测表面11上。

该锚固层4可使用薄膜沉积的方式叠构于透明导电膜层2上，锚固层4的材料可选择金属或金属氧化物。可选择的金属材料包括：钼(Mo)、钛(Ti)、镍铬合金(NiCr)、钽(Ta)；另外，金属氧化物材料可选择氧化锡(SnO₂)、氧化钽(Ta₂O₅)；或者也可以选择氧化锌(ZnO)掺杂Y，而Y可选自：铝(Al)，镓(Ga)，上述的掺杂物主要用以增加金属氧化物材料的导电性。在本发明中，当锚固层4使用金属材料时，所形成的厚度较佳地介于5～100纳米，发明人经研究发现若厚度小于5纳米时，形成于透明导电膜层2上的锚固层4厚度均匀性会较难控制且较差，而若厚度大于100纳米时，则会导致锚固层4的蚀刻速率降低，或导致蚀刻不干净的问题。另外，当锚固层4为金属氧化物时，锚固层厚度较佳地介于3～50纳米，当厚度小于3纳米时，亦会造成厚度均匀性控制上的难度，若厚度大于50纳米时，则会导致整体透明导电膜在可见光范围的光穿透率下降，并且，也会对电性产生不良的影响。

该铜导线层3可用薄膜沉积的方式形成在边框区14内的锚固层4上，铜导线层3可通过一个电控单元(图未示)的传输而提供透明导电膜特定的电源，另外，当动作区13内受触压动作后，也可感测产生的电压差值变化，并将该电压差值通过一个软性排线5传递回电控单元。

本发明前述的积层结构可分别应用于电阻式及电容式的触控面板装置，不过依据所使用的锚固层4材料种类，其结构态样将有所差异，以下将作进一步地说明。

本第一较佳实施例可应用于电阻式触控面板装置，其搭配的锚固层4为金属材料，而因为一般金属不具备透光性，因此，锚固层4仅可设置于边框区14内的铜导线层3与透明导电膜层2之间(如图2所示)，避免造成动作区13上无法透光；另外，参阅图3，本发明的第二较佳实施例与第一实施例大致相同，不同处在于：其搭配的锚固层4为金属氧化物材料，因金属氧化物具透光性，因此该锚固层4可一体延伸至动作区13的透明导电膜层2上。

参阅图4、图5，分别显示本发明的第三、第四较佳实施例，可用于一般电容式触控面板装置。其中，该透明导电膜层2可利用网版印刷或微影蚀刻的方式依需求制做成适当的电容图案，并包括一个用于感应动作区13内电容值变化的图案化电容单元21，以及一个与电容单元21相间隔且位于边框区14内的电路单元22。其中，若锚固层4使用金属氧化物材料，因其具备较佳的透光率，所以可同时设置于边框区14与动作区13上，也就是说，该锚固层4具有一个叠构于该电路单元22与铜导线层3之间并用以增进两者间附着性的锚固部41，以及一个叠接于电容单元21上的保护部42(如图4所示)；另外，若锚固层4使用金属材料，如图5所示，则电容单元21上的金属锚固层4需去除，以维持透明导电膜的透光性，而仅留下一个连接于电路单元22与铜导线层3之间的锚固部41。

以下，将以实验例一至七以及一个比较例来说明本发明的实验方式与功效。

<使用物料及器材>

1.PET基板：由日本KIMOTO公司制造，型号为GSAB的双面硬涂层表面处理膜，厚度为188um。

2.镀膜设备：由高敦科技公司制造的3寸双靶溅镀机，所使用的实验靶材为3寸圆形靶，介电质材料采用RF镀膜；非介电质材料采用DC制程镀膜。

3.蚀刻液种类及其浓度：使用稀硫酸与双氧水的混合溶液，制作方式是以500ml的DI水在常温下混合0.5g的稀硫酸与0.5ml的双氧水。

<附着性、光学性质、电性性质测试>

1.附着性功效测试

[测试样品制作方法]

步骤一：准备一个具透明导电膜层2的基材1，并依序在其待测表面11上溅镀锚固层4与铜金属层以做成一个测试样品。

步骤二：将该待测表面11朝上，并使用胶带及双面胶将测试样品固定在工作台上。

步骤三：通过方格试验法，使用百格刀在该测试样品的中间区域均匀划出一定规格尺寸的方格，并分别沿着X轴与Y轴方向各割划出11条割痕，其中，水平与垂直的割痕彼此必须正交，且割划时不可割穿该基材1，如此可划分出具有100个小方格的测试区域。

步骤四：使用3M公司制造，型号为600号的胶带，将其粘贴并覆盖前述的测试区域。

步骤五：用手指紧压测试样品，并将粘贴的3M胶带以90度的方向快速撕除，以测试溅镀层附着性的良率。

[附着性评估方法]

当胶带撕除后，只针对测试区域进行评估，其中，若每一个小格内有1/3以下的区域面积剥离，不予计数；反之，若一个小格内有1/3以上的区域面积剥离，则计数为1。如此，通过计算个别样品的测试区域中「无剥离数/100」的比值大小来评估该样品上溅镀层的附着性良率。

2.光学透过率测试

步骤一：准备一个具透明导电膜层2的基材1，并依序在表面上溅镀锚固层4与铜金属层以做成一个测试样品。

步骤二：选择适当蚀刻液将铜金属层蚀刻去除。

步骤三：视锚固层4的材料，若为金属材料，选择适当的蚀刻液将其完全蚀刻去除；若为金属氧化物材料，不进行蚀刻去除动作。

步骤四：利用一分光色度仪(Spectrometer，型号为CM-3600D)，以波长400nm～700nm的可见光光源照射蚀刻后的测试样品，每个测试样品上测定数点，再将各点数值平均而以平均透过率评估，其中，平均透过率愈接近100％愈好。

3.电阻变化率测试

步骤一：准备一个具有透明导电膜层2的基材1，先行量测其电阻值为R1。

步骤二：依序在该透明导电膜层2上溅镀锚固层4与铜金属层3。

步骤三：选择适当蚀刻液将铜金属层3蚀刻去除；另外，视锚固层4的材料，若为金属材料，选择适当的蚀刻液将其完全蚀刻去除；若为金属氧化物材料，不进行蚀刻去除动作。

步骤四：量测步骤三后样品的电阻值为R2，以R2/R1的比值大小作为电阻变化率的评估，其中，R2/R1的比值愈接近1愈好。

<实验例一>

本实验例一在制作时，先将塑料基板1作清洗前处理，然后在其待测表面11上可以溅镀(Sputter)或蒸镀的方式依序镀上透明导电膜层2、锚固层4，以及铜导线层3。在实验例一中，该锚固层4为钛(Ti)金属所制成。

<实验例二>

实验例二的制备流程与结构与实验例一大致相同，所不同处仅在于：锚固层4的材料为钼(Mo)金属。

<实验例三>

实验例三的制备流程与结构与实验例一大致相同，所不同处仅在于：锚固层4的材料为钽(Ta)金属。

<实验例四>

实验例四的制备流程与结构与实验例一大致相同，所不同处仅在于：锚固层4的材料为镍铬合金(NiCr)。

<实验例五>

实验例五的制备流程与结构与实验例一大致相同，所不同处仅在于：锚固层4的材料为氧化锌掺杂铝(Al-doped ZnO，AZO)。

<实验例六>

实验例六的制备流程与结构与实验例一大致相同，所不同处仅在于：锚固层4的材料为氧化锡(SnO₂)。

<实验例七>

实验例七的制备流程与结构与实验例一大致相同，所不同处仅在于：锚固层4的材料为氧化钽(Ta₂O₅)。

<比较例>

比较例的制备流程及结构与实验例一大致相同，不同处在于铜导线层3与透明导电膜层2之间无锚固层4的结构。

将实验例一至七与比较例分别进行附着性等功效的验证，并将结果分类整理如下表一与表二所示，其中，表一为金属锚固层4的功效测试结果，而表二为金属氧化物锚固层4的功效测试结果。

综合表一与表二的数据，我们可以发现在附着性的试验中，相较于比较例其测试区域内的铜导线层3经胶带撕除时完全被剥离，各实验例中不论是利用金属或金属氧化物材料制作的锚固层4，对于铜导线层3的附着均有大幅地改善的效果，而其中又以选择金属氧化物(AZO以及Ta₂O₅)来当作锚固层4材料对于铜导线层3具有较佳的附着性改善功效。附着性差的原由，发明人推测乃是由于铜导线层3与透明导电膜层2之间的热膨胀系数差异较大，而溅镀铜导线时工作温度会升高，使铜导线层3较不容易进行沉积的动作，但在本发明中，通过锚固层4此中介结构的设置，因其可能具有介于铜导线层3与透明导电膜层2之间的热膨胀系数，因此可降低叠层之间的热膨胀系数差异，使叠层间的沉积动作较容易进行，而可解决附着性差的问题。

再者，结合光学透过率与电阻变化率的结果来看，可以发现沉积金属锚固层4(表一)的样品因量测区域上的金属材质会被蚀刻干净，因此平均光学透过率都可维持在87％左右。另外，就电阻变化率而言，钛锚固层4的电阻变化率相较于比较例的1.16，可降低至1.13，而钼与钽锚固层4样品分别在1.17与1.15，显示增设金属锚固层4后，其蚀刻过程并不会损伤到透明导电膜层2而影响样品的电阻性质。另外，对于NiCr合金锚固层4，因NiCr材质的对于蚀刻液的反应速率较慢，因此透明导电膜相对地接触蚀刻液的时间较长，使样品的电阻变化率结果稍微变大。

对于金属氧化物锚固层4，由于并不会对其进行蚀刻动作，因此，保留金属氧化物锚固层4的阻挡使平均光学透过率稍低于比较例；然而，就电阻变化率的结果而言，因各金属氧化物层经适当掺杂手段后并不进行额外的蚀刻制程，因此，可大幅提升样品的电阻稳定性，使得进行金属氧化物锚固层4的沉积前后，电阻的变化率更趋近于1，亦即更趋近于不变，在实验例五至七中，又以氧化钽(Ta₂O₅)为锚固层4材料的电阻变化率＝1.03为最佳。

<表一：金属锚固层的功效结果>

结构特征	锚固层材料	附着性	光学透过率(％)	电阻变化率
					比较例	无锚固层	0/100	87.4	1.16
实验例一	钛(Ti)	93/100	87.1	1.13
					实验例二	钼(Mo)	94/100	87.3	1.17

<表二：金属氧化物锚固层的功效结果>

综上所述，本发明通过增设锚固层4的结构，相较于无锚固层4的比较例，除了明显可提高铜导线层3的附着性外，另一方面并可在制作过程中，保护该透明导电膜层2免受蚀刻溶液的腐蚀，以维持较佳的光学透过率以及电阻变化率。再者，经由本发明亦发现当以金属作为锚固层4时，虽然电阻变化率稍微提高，但仍可保持较佳的光学透过率；另外，若是以金属氧化物作为锚固层4，虽然会使光学透过率稍微下降，但却可获得较小的电阻变化率，故确实能达成本发明的目的。

Claims

1.一种具有铜导线的透明导电膜，包含：一个塑料基板、一个透明导电膜层、一个铜导线层；该塑料基板包括一个待测表面，该待测表面划分具有一个位在中间的动作区，以及一个邻近该塑料基板的边缘且围绕该动作区的边框区；该透明导电膜层设置于该塑料基板的待测表面上；该铜导线层用以提供电源给透明导电膜，该铜导线层位于边框区内且远离该塑料基板地设置于透明导电膜层上；其特征在于：该具有铜导线的透明导电膜还包含一个连接于透明导电膜层与铜导线层之间的锚固层。

2.根据权利要求1所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该锚固层是金属材料且选自：钼、钛、镍铬合金，或钽。

3.根据权利要求1所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该锚固层是金属氧化物材料且选自：氧化钽、氧化锡、或氧化锌掺杂Y，Y为铝或镓。

4.根据权利要求2所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该透明导电膜层包括一个位在动作区内的图案化电容单元，以及一个与电容单元相间隔且位在边框区内的电路单元，而该锚固层包括一个连接于电路单元与铜导线层之间的锚固部。

5.根据权利要求3所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该透明导电膜层包括一个位在动作区内的图案化电容单元，以及一个与电容单元相间隔且位在边框区内的电路单元，而该锚固层包括一个连接于电路单元与铜导线层之间的锚固部。

6.根据权利要求5所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该锚固层还包括一个连接于透明导电膜层的电容单元上的保护部。

7.根据权利要求2所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该锚固层的厚度是介于5～100纳米。

8.根据权利要求3所述的具有铜导线的透明导电膜，其特征在于：该锚固层的厚度是介于3～50纳米。