CN104185378A - 导电线路的制备方法、以及具有导电线路的装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种导电线路的制备方法，以及一具有导电线路的装置。其中，本发明的导电线路的制备方法是包括：(A)提供金属氧化物组合物，是包括金属氧化物、以及还原剂；(B)将金属氧化物组合物形成于基板上，并固化金属氧化物组合物以形成金属氧化物层；以及(C)照射光源使金属氧化物层中的金属氧化物行还原反应，以形成导电线路。

Description

导电线路的制备方法、以及具有导电线路的装置

技术领域

本发明是关于一种导电线路的制备方法，以及一种具有该导电线路的装置。

背景技术

随者电子产业的蓬勃发展，电子产品的开发逐渐走向轻薄化以外，其制备方式的改良也是目前产业上重要的研究目的。各式的电子产品中，皆包含多种导电线路，而目前常见的导电线路的制备方法是包括印刷法、增层法、以及光刻蚀刻法，其中，常见的印刷法为喷墨印刷法，是利用控制器控制喷嘴，将包含导电材料的油墨喷出以形成线路图案，接着进行烧结，将油墨中多余的成分去除，留下导电材料以形成导电线路，然而，此法需经过高温烧结的步骤，将不适用于制备具有塑料基板或其他可挠式基板的电子设备，其制备的导电线路更具有分辨率不佳的问题；光刻蚀刻法需经过曝光、显影、蚀刻、剥离等程序，虽然光刻蚀刻法属于低温工艺，然而其过程复杂，产速慢，制备成本较高，同时也较不环保。

以制备电容式触控面板为例，由于需于X轴电极以及Y轴电极上形成绝缘层，再于绝缘层上形成一跨接Y轴电极的桥接导电层，若使用光刻蚀刻法制备绝缘层以及桥接导电层的结构，则需使用两次光刻蚀刻法得以成功制备该结构，其制备过程复杂，故具有产速慢，成本高等缺点。为了因应现今电子设备的发展趋势，降低生产成本的目标，以及提高产出的效率，目前急需发展一种能够应用于各种电子设备的导电线路的制备方式，以简化工艺，减少成本。

发明内容

本发明的一目的是在提供一种导电线路的制备方法，该方法包括：(A)提供一金属氧化物组合物，是包括一金属氧化物、以及一还原剂；该还原剂是至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组；(B)将该金属氧化物组合物形成于一基板上，并固化该金属氧化物组合物以形成一金属氧化物层，其中，该金属氧化物层是包含该还原剂；以及(C)使用一光源使该金属氧化物与该还原剂行还原反应，形成一金属导电线路。

在一实施例中，金属氧化物组合物包括：55-85重量百分比的金属氧化物、以及5-15重量百分比的还原剂。

此外，本发明的另一目的是在提供一种具有导电线路的装置，其中，该导电线路是包括：一基板；一导电层，设置于该基板上，其中，该导电层是由一金属氧化物组合物行还原反应而形成，该金属氧化物组合物是包括一金属氧化物、以及一还原剂，该还原剂是至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组。

本发明的再一目的是在提供一种具有导电线路的装置，其中，该导电线路是包括：一基板；一金属氧化物层，设置于该基板上，其中，该金属氧化物层是包括一金属氧化物及一还原剂，该还原剂是至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组；以及一导电层，是嵌入该金属氧化物层中，其中，该导电层是包括一金属，其中该金属是为该金属氧化物行还原反应而产生。

附图说明

以下将结合附图以及实施例更进一步的详细说明本发明的技术特征，其中：

图1A-1C是本发明一实施态样的制备流程。

图2A-2C是本发明一实施态样的制备流程。

图3A-3D是本发明一实施态样的制备流程。

图4A-4E是本发明一实施态样的制备流程。

具体实施方式

图1C是本发明的导电线路的较佳实施态样的一，其制备流程是由图1A-1C所示，而其制备方法是如以下所述。

如图1A所示，提供一基板10，该基板10为玻璃基板，而其他实施态样可为本领域中常用的基板，例如陶瓷、金属、或塑料等，或可为任何一种电子设备制备过程中，需进行导电线路制作的半成品，该基板10可为任何形状，而本实施态样的基板是以平面结构做为实施范例。接着如图1B所示，将金属氧化物组合物(图未示)利用网版印刷法印刷于基板10上，然而于其他实施态样中，印刷方法可依照基板结构以及欲形成的导电线路结构而选择使用喷墨印刷、凹版印刷、以及凸板印刷等；接着，经由热处理，将金属氧化物组合物固化后形成一图案化的金属氧化物层11；再以掩膜(图未示)作为屏蔽，并照射光源，光源的种类可例如为：气体激光，其中气体是选自氦、氖、氪、氩、氙、氡、氮、一氧化碳、二氧化碳或上述两种气体混合等；且波长300nm至15um之间的单波长光源；紫外光(UV光)：其波长小于300nm；脉冲光：波长是涵盖550到1200nm范围的多波长光源。使部分受到光源照射的金属氧化物层11中，其包含的金属氧化物经还原反应而转换成金属以形成图案化的导电线路12。而其他实施态样中，光源的选择为任一种能够提供足够的能量，使金属氧化物组合物中的金属氧化物还原为金属者皆可使用，该光源是例如为可见光、红外光、紫外光、微波等。

上述所使用的金属氧化物组合物是包含55-85重量百分比的金属氧化物粉体，其中，该金属氧化物粉体的平均粒径为300nm以下；5-10重量百分比的还原剂；5-30重量百分比的黏着剂；5重量百分比以下的分散剂；0.1-10重量百分比的塑化剂；以及1重量百分比以下的助剂，其中，助剂为固化剂、增韧剂、或稀释剂。金属氧化物组合物的其他实施态样中，金属氧化物粉体是至少一选自由金氧化物，铂氧化物、银氧化物、铜氧化物、镍氧化物、铝氧化物、以及锌氧化物所组成的群组，且该金属氧化物粉体的粒径为15μm或以下，较佳为100-500nm；还原剂是至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组；具体而言，还原剂是至少一选自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙酰丙酮、环己酮、反丁烯二酸二甲酯(C₆H₈O₄)、聚乙烯吡咯烷酮(C₆H₉NO)_n、聚乙烯醇(C₂H₄O)_x、2-丙烯酸、1-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羟基苯甲酸所组成的群组；此外，金属氧化物组合物更可包括5至30重量份的黏着剂，例如有机聚合物，或环氧丙烯酸等、0至5重量份的分散剂，例如松油醇、或丁基溶纤剂等、0.1至10重量份的塑化剂，例如邻苯二甲酸酯类、偏苯二甲酸酯类、二元醇、聚醚类、或柠檬酸酯等、以及0至1重量份的添加剂，添加剂可为固化剂，例如胺类、有机酸、或酸酐等：添加剂亦可为增韧剂，例如二甲酸酯类、或磷酸三苯脂等；添加剂亦可为稀释剂，例如丙酮、丁醇、或乙二醇乙醚等。

本发明更提供了另一实施态样的导电线路，是如图2C所示，其制备流程是如图2A至2C所示，参照附图，制备方法是如下所述。

如图2A所示，提供一基板20，该基板20为玻璃基板，其他实施态样中，可使用的基板是如前述所载而本实施态样的基板是以平面结构做为实施范例，接着如图2B所示，利用凹版印刷方法将具有不同厚度的金属氧化物组合物(图未示)印刷于基板20上，并经由热处理以固化金属氧化物组合物以形成金属氧化物层21；所形成的金属氧化物层21具有第一厚度a以及第二厚度b；接着，如图2C所示，以掩膜(图未示)作为遮蔽，并照射光源，其中该光源是与上述实施态样相同，使部分受到光源照射的金属氧化物层21中，包含的金属氧化物经还原反应而转换成金属以形成图案化的导电线路22。

本发明更提供了另一实施态样的导电线路，是如图3C所示，其制备流程是如图3A至3C所示，参照图示，制备方法是如下所述。

如图3A所示，提供一基板30，该基板30为玻璃基板，其他实施态样中，可使用的基板是如前述所载而本实施态样的基板是以平面结构做为实施范例，接着如图3B所示，利用网版印刷方法将金属氧化物组合物(图未示)印刷于基板20上，此处所使用的金属氧化物将料是与以上实施范例相同，接着经由热处理以固化金属氧化物组合物以形成金属氧化物层31，接着，使用灰阶掩膜(gray tone mask)(图未示)作为屏蔽，并利用灰阶掩膜以控制照射光线时，不同部分的金属氧化物层31的氧化还原程度，以形成如图3C所示的导电线路32；所形成的导电线路32中是具有导电线路321以及322的结构，其中，导电线路322是经由灰阶掩膜的调控，照射光源较为充足，故还原反应的程度较高，形成具有c厚度的导电线路322，而导电线路321亦经由灰阶掩膜的调控，照射的光源较不足，故还原反应速率较低，因此形成具有d厚度的导电线路321，结合导电线路322以及321的结构，形成一具有“冂”字形的导电线路32。图3D是为利用类似方法所制备导电线路的另一实施态样，其中，导电线路32是形成于金属氧化物层31的外缘，并部分覆盖金属氧化物层31。

上述的金属氧化物组合物，其中，还原剂的添加是为了使金属氧化物能于较低光强度的光源下进行反应以还原成金属基质。若金属氧化物组合物中无添加还原剂，则欲将金属氧化物粉体还原成金属基质时，需通过高能量(例如＞1000℃)以及特定气体环境下才可进行反应，因此，本发明所提供的金属氧化物组合物是添加还原剂以降低金属氧化物还原成金属基质所需的能量，更可降低整体工艺的温度，且可降低成本，简化程序。

本发明所提供的导电线路的制备方法是利用金属氧化物组合物固化后形成金属氧化物层，再利用照光使金属氧化物组合物中的金属氧化物行还原反应还原成金属以形成导电线路。由于本发明所提供的导电线路的制备方法属低温工艺，其使用的基板材料较不受限制，因此本发明所提供的导电线路的制备方法，可经由本领域的技术人员，应用于多种电子设备当中，亦可依应用的不同，调整金属氧化物的种类、或金属氧化物固含量，也可通过调整金属氧化物组合物的黏度，搭配不同工艺，例如网版印刷或凹版印刷可搭配高黏度的金属氧化物组合物；喷墨印刷则可搭配低黏度的金属氧化物组合物，以形成导电线路。另外，相较于传统印刷法所制备的导电线路，其线路宽度最小约为70μm，而本发明所制备的导电线路的分辨率较佳，其线路宽度最小可到达30μm。此外，本发明不需经过光刻蚀刻工艺，可加速生产速率，且降低成本。再者，本发明的另一优势在于，可于金属氧化物层中形成导电线路，意即，可同时形成金属氧化物层以及导电线路，也可经由掩膜的选用，如灰阶掩膜，而于金属氧化物层中形成不同态样的导电线路，因而可应用于大多数的电子设备工艺当中，其产业利用性极大，也是导电线路的制备的一重大改良。

本发明更提供了将上述形成导电线路的方法应用于电容式触控基板的实施态样，其制备流程如图4A-4E所示。而该结构的制备方法则如下所述。

如图4A所示，提供一基板40，该基板40为玻璃基板，于其他实施态样中，基板较佳为具有高透光率的绝缘性基板，例如聚碳酸酯、聚甲基丙酸酯、或环烯烃等材料；接着利用光刻蚀刻工艺形成于基板40上的图案化电极层，该图案化电极层是由ITO所构成，于其他实施态样中，图案化电极层可为本领域中已知的透明电极材料；其中，该图案化电极层包括了第一方向子电极411以及412，以及第二方向子电极413以及414，如图4A所示，第一方向子电极411以及412是不相互电性连接，而第二方向子电极413以及414之间具有连接通道415，以电性连接第二方向子电极413以及414。图4B是图4A中，沿着a切线的剖面图。接着，如图4C所示，利用印刷法，将金属氧化物组合物(图未示)印刷于部分的图案化电极层上以及部分的基板上，该金属氧化物组合物是与以上实施范例的金属氧化物相同，并利用的热处理以固化金属氧化物组合物以形成金属氧化物层42，该金属氧化物层是同时与第一方向电极411、412以及第二方向电极的连接通道415接触。接着如图4D所示，利用灰阶掩膜(图未示)作为屏蔽，再照射光源，使金属氧化物层42中的金属氧化物行还原反应，以形成导电桥接线43，该导电桥接线43是电性连接第一方向电极411以及412，且该导电桥接线43以及第二方向电极的导电通道415之间是由金属氧化物层42电性隔离。接着，如图4E所示，通过光学胶44将保护玻璃45(coverglass)与上述所形成的结构贴合，以形成电容式触控面板。

本发明的导电线路应用于电容式触控面板的制备上，则可将已知需经过四次光刻蚀刻的工艺，简化至仅需一次光刻蚀刻的工艺即可成功制备，且可于制备导电桥接层时，同时制备连接图案化电极层的外部线路，又更进一步的简化电容式触控面板的制备过程。故本发明所提供的制备方法是具有简化工艺、提高产率、降低成本、以及减少材料浪费等优势，对于电容式触控面板的制备是一大改良。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种导电线路的制备方法，该方法包括：

(A)提供一金属氧化物组合物，包括一金属氧化物、以及一还原剂，其中，该还原剂至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组；

(B)将该金属氧化物组合物形成于一基板上，并固化该金属氧化物组合物以形成一金属氧化物层，其中，该金属氧化物层包含该还原剂；以及

(C)使用一光源使该金属氧化物层中的该金属氧化物与该还原剂行还原反应，形成一金属导电线路。

2.如权利要求1所述的导电线路的制备方法，其步骤(A)中，该金属氧化物组合物包括：55-85重量百分比的金属氧化物、以及5-15重量百分比的还原剂。

3.如权利要求1所述的导电线路的制备方法，其步骤(A)中，该金属氧化物是至少一选自由金氧化物、铂氧化物、银氧化物、铜氧化物、镍氧化物、铝氧化物、以及锌氧化物所组成的群组。

4.如权利要求1所述的导电线路的制备方法，其步骤(A)中，该还原剂是至少一选自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙酰丙酮、环己酮、反丁烯二酸二甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、2丙烯酸、1-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羟基苯甲酸所组成的群组。

5.一种具有导电线路的装置，其中，该导电线路包括：

一基板；

一导电层，包括一金属、以及一还原剂，该还原剂是至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组。

6.如权利要求5所述的具有导电线路的装置，其中该还原剂是至少一选自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙酰丙酮、环己酮、反丁烯二酸二甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、2-丙烯酸、1-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羟基苯甲酸所组成的群组。

7.如权利要求5所述的具有导电线路的装置，其中该装置是电容式触控面板。

8.一种具有导电线路的装置，其中，该导电线路包括：

一基板；

一金属氧化物层，设置于该基板上，其中，该金属氧化物层包括一金属氧化物及一还原剂，该还原剂是至少一选自由多元醇类、醇羟类、醛类、酮类、以及羧酸类所组成的群组；以及

一导电层，嵌入该金属氧化物层中，其中，该导电层包括一金属，其中该金属为该金属氧化物行还原反应而产生。

9.如权利要求8所述的具有导电线路的装置，其中该还原剂是至少一选自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙酰丙酮、环己酮、反丁烯二酸二甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、2-丙烯酸、1-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羟基苯甲酸所组成的群组。

10.如权利要求8所述的具有导电线路的装置，其中该装置是电容式触控面板。