CN107783697A - 在导电高分子上形成线路的方法及可挠式触控装置 - Google Patents

Abstract

一种在导电高分子上形成线路的方法包含以下操作。在基板上形成导电高分子层。接着，在导电高分子层上形成金属氧化层。继续于金属氧化层上形成金属层。于金属层上形成第一图案化光阻层，且第一图案化光阻层具有至少一开口暴露金属层的第一部分。使用第一蚀刻液蚀刻金属层暴露的所述第一部分以及对应所述第一部分下方的导电高分子层和金属氧化层。接着，在移除第一图案化光阻层后，形成第二图案化光阻层以暴露出金属层的第二部分。使用第二蚀刻液蚀刻金属层暴露出的第二部分。此方法可以使线路在导电高分子上具有良好的附着力。

Description

在导电高分子上形成线路的方法及可挠式触控装置

技术领域

本发明是有关一种在导电高分子上形成线路的方法以及一种可挠式触控装置。

背景技术

现今的智慧型手机、平板电脑等终端需求，刺激触控技术朝向薄厚度、窄边框与低成本产品发展。目前市面上各式各样具有窄边框的产品，其边框宽度皆取决于金属导线的线宽与线距。一般网版印刷技术所得到的线宽约为60～80微米，凹版印刷技术所得到的线宽约为30～50微米，银将印刷技术所得到的线宽约为20～30微米，最普遍的黄光蚀刻制程则是15微米。然而，在使用黄光蚀刻制程的操作中，常用的蚀刻液容易造成产品的电性异常。此外，形成的细金属导线也容易产生附着性不佳而剥离的问题。

发明内容

本发明之一态样系提供一种在导电高分子上形成线路的方法，包含下列操作。首先，在基板上形成导电高分子层。接着，在导电高分子层上形成金属氧化层。继续于金属氧化层上形成金属层。然后，在金属层上形成第一图案化光阻层，且第一图案化光阻层具有至少一开口暴露金属层的第一部分。使用第一蚀刻液蚀刻金属层暴露的所述第一部分以及对应所述第一部分下方的导电高分子层和金属氧化层。接着，在移除第一图案化光阻层后，形成第二图案化光阻层以暴露出金属层的第二部分。使用第二蚀刻液蚀刻金属层暴露出的第二部分。

根据本发明之某些实施方式，导电高分子层包含聚(3,4-乙烯二氧吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)。

根据本发明之某些实施方式，金属氧化层包含氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铟镓(IGO)。

根据本发明之某些实施方式，第一蚀刻液包含王水或硝酸。

根据本发明之某些实施方式，第二蚀刻液包含氯化铁或氯化铜。

本发明之另一态样系提供一种可挠式触控装置，其包含第一基板、第一触控电极、第一周边导线以及第二触控电极。第一基板包含第一感测区及第一周边区。第一周边区位于第一感测区的一侧。第一触控电极位于第一基板的第一感测区。第一触控电极包含第一导电高分子层和第一氧化金属层。第一周边导线位于第一基板的第一周边区。第一周边导线包含第二导电高分子层、第二氧化金属层和一第一金属层，其中第一金属层位于第一导电高分子层上方，且第二氧化金属层夹设于第二导电高分子层与第一金属层之间。第二触控电极与第一触控电极之间形成一电容。

根据本发明之某些实施方式，可挠式触控装置更包含第二基板。第二基板包含第二感测区及第二周边区。第二周边区位于第二感测区的一侧。第二触控电极配置在第二感测区内。第一及第二触控电极分别具有第一长轴方向及第二长轴方向，且第一长轴方向实质上垂直于第二长轴方向。

根据本发明之某些实施方式，可挠式触控装置更包含第二周边导线。第二周边导线位于第二基板之第二周边区内。

根据本发明之某些实施方式，第一周边导线具有第一厚度，且第一触控电极具有第二厚度。第一厚度大于第二厚度。

根据本发明之某些实施方式，第一导电高分子层的材料与第二导电高分子层的材料相同，且第一氧化金属层的材料与第二氧化金属层的材料相同。

附图说明

为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施方式能更明显易懂，所附图式之详细说明如下:

图1绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图2绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图3绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图4绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图5绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图6绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图7绘示根据本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路之制造阶段的剖面示意图。

图8绘示根据本发明某些实施方式之可挠式触控装置的上视示意图。

图9绘示根据本发明某些实施方式之可挠式触控装置的剖面示意图。

附图标记：

110：基板 236：第一金属层

120：导电高分子层 240：第二触控电极

130：金属氧化层 242：第三导电高分子层

140：金属层 244：第三金属氧化层

142：第一部分 250：第二基板

144：第二部分 252：第二感测区

150：第一图案化光阻层 160：第二图案化光阻层

152：开口 254：第二周边区

200：可挠式触控装置 260：第二周边导线

210：第一基板 262：第四导电高分子层

212：第一感测区 264：第四金属氧化层

214：第一周边区 266：第二金属层

220：第一触控电极 270：黏着层

222：第一导电高分子层 280：盖板

224：第一氧化金属层 T1、T2：厚度

230：第一周边导线 A-A、B-B、C-C：剖线

232：第二导电高分子层 X：第一长轴方向

234：第二氧化金属层 Y：第二长轴方向

具体实施方式

为了使本揭示内容之叙述更加详尽与完备，可参照所附之图式及以下所述各种实施方式，图式中相同之号码代表相同或相似之元件。

本发明之一态样是提供一种在导电高分子上形成线路的方法。举例来说，此方法可应用于触控装置。图1至图7绘示本发明某些实施方式之在导电高分子上形成线路的方法在不同制程阶段的剖面示意图。请参照图1，首先，形成导电高分子层120于基板110上。在本发明之一些实施方式中，利用水滴角量测仪器，量测液体在导电高分子层120的角度(即水滴角，或称接触角)。水滴角系指于液体、固体、气体等表面之交接处，液面切线与固体面之夹角。在本发明之某些实施方式中，导电高分子层120的材料包含聚3,4-乙烯二氧吩(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、奈米银线(silver nanowire，AgNW)、聚3,4-乙烯二氧吩/聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrene sulfonate)，PEDOT:PSS)、奈米碳管(carbon nanotube，CNT)或石墨烯(Graphene)，但不以此为限。在本发明之一实施例中，构成导电高分子层120的材料为聚3,4-乙烯二氧吩/聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrene sulfonate)，PEDOT:PSS)。举例来说，采用PEDOT:PSS形成导电高分子层120具有以下的优点：PEDOT:PSS为透明无色、低成本且具有环境稳定性。此外，相较于其他常用的金属氧化物，PEDOT:PSS对基板之黏合性更佳，且PEDOT:PSS具有较低的表面折射率和较高的光透射率。在本发明之某些实施方式中，基板110的材料包含聚亚酰胺(Polyimide，PI)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醚砜(Poly(ether sulfones)，PES)、聚乙二醇对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚芳香酯(Polyarylate，PAR)或玻璃纤维强化塑料(Fiber Reinforced Plastics，FRP)，但不以此为限。在本发明之某些实施方式中，导电高分子层120可以利用溅射(sputtering)法、真空蒸镀(vacuum evaporation)法、离子镀法、物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)法、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法、涂覆法或印刷法等方式形成在基板110上。

请参照图2。接着，在导电高分子层120上形成金属氧化层130。在本发明之一些实施方式中，利用水滴角量测仪器，量测液体在金属氧化层130上的角度(即水滴角，或称接触角)。金属氧化层130系在后续蚀刻制程中当作保护层，用以保护下方的导电高分子层120不受蚀刻液(例如氯化铁蚀刻液或氯化铜蚀刻液)的伤害，下文将更详细的描述。此外，金属氧化层130亦可当作密着层，使得后续形成的金属层140可以紧固地形成在导电高分子层120上而不易剥离，下文将更详细的描述。具体的说，构成金属氧化层130的材料须为透明、导电、光穿透率大于88％且片电阻(sheet resistance)小于500ohm/sq的金属氧化物。在本发明之某些实施方式中，金属氧化层130的材料包含氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)或氧化铟镓(Indium Gallium Oxide，IGO)，但不以此为限。在一些实施方式中，金属氧化层130的厚度介于20奈米(nm)至5奈米之间。根据多个实施例，当金属氧化层130的厚度大于某一数值，例如20nm，会导致穿透率降低、片电阻下降，但会增加额外的制造成本。反之，当金属氧化层130的厚度小于某一数值，例如5nm，则会使得后续形成的金属线路与导电高分子层120之间的附着力不足，进而造成金属线路的剥离，下文将更详细的叙述。在本发明之某些实施方式中，金属氧化层130可以利用溅射(sputtering)法、真空蒸镀(vacuum evaporation)法、离子镀法、物理气相沉积(Physical VaporDeposition，PVD)法、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法、涂覆法或印刷法等方式形成在导电高分子层120上。

请参照图3。接着，形成金属层140于金属氧化层130上。在本发明之一些实施方式中，利用水滴角量测仪器，量测液体在金属层140上的角度(即水滴角，或称接触角)。在本发明之某些实施方式中，金属层140的材料包含铜(copper，Cu)、银(silver，Ag)、铜合金(copper alloy)、银合金(silver alloy)或金(gold，Au)，但不以此为限。在本发明之一实施例中，构成金属层140的材料为铜。在本发明之某些实施方式中，金属层140可以利用溅射(sputtering)法、真空蒸镀(vacuum evaporation)法、离子镀法、物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)法、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)法、涂覆法或印刷法等方式形成在金属氧化层130上。

在本发明之一实施例中，构成导电高分子层120的材料为PEDOT：PSS，构成金属氧化层130的材料为ITO，且构成金属层140的材料为Cu。举例来说，包含PEDOT：PSS的导电高分子层120，其水滴角介于15度至40度之间；包含ITO的金属氧化层130，其水滴角介于50度至70度之间；以及包含Cu的金属层140，其水滴角介于75度至90度之间。根据上述水滴角的量测结果可知，包含PEDOT：PSS的导电高分子层120的水滴角角度与包含ITO的金属氧化层130的水滴角角度较相近，表示两者的液体表面张力(即表面能)大致相同，进而可以增加两者之间的附着能力。此外，包含ITO的金属氧化层130的水滴角角度与包含Cu的金属层140的水滴角角度较相近，表示两者的液体表面张力(即表面能)大致相同，进而可以增加两者之间的附着能力。根据本发明之一比较例，其不包含ITO的金属氧化层130，则会发现包含PEDOT：PSS的导电高分子层120的水滴角角度与包含Cu的金属层140的水滴角角度之间差异较大，表示两者的液体表面张力(即表面能)完全不同，容易产生不稳定性。换句话说，包含PEDOT：PSS的导电高分子层120与包含Cu的金属层140之间的附着能力较差。

请参照图4及图5。形成第一图案化光阻层150于金属层140上。具体的说，金属层140具有第一部分142及第二部分144，且第一图案化光阻层150覆盖金属层140的第二部分144。第一图案化光阻层150具有一个或多个开口152暴露金属层140的第一部分142。然后，使用第一蚀刻液蚀刻金属层140暴露的第一部分142以及对应至第一部分142下方的导电高分子层120和金属氧化层130。具体的说，第一次微影蚀刻的主要目的在于形成触控装置中感测区内的线路图案，并同时定义出触控装置中非感测区(边框)的金属线路宽度。在本发明之一些实施方中，第一蚀刻液包含王水(aqua regia)或硝酸(nitric acid)。接着，在完成触控装置中感测区的线路图案后，将第一图案化光阻层150全面移除。

请参照图6。接着，形成第二图案化光阻层160以暴露出金属层140的第二部分144。具体的说，金属层140的第二部分144系位于触控装置中的感测区内，亦即，触控装置中非感测区(边框)的金属层140会被第二图案化光阻层160所覆盖。

请参照图7。然后，使用第二蚀刻液蚀刻金属层140暴露出来的第二部分144。具体的说，第二蚀刻液仅移除金属层140的第二部分144。由于导电高分子层120的表面被金属氧化层130所覆盖，因此，导电高分子层120并非全面性地接触第二蚀刻液，故对导电高分子层120的电性伤害不大。值得注意的是，第二次微影蚀刻的主要目的在于保留触控装置中非感测区(边框)的金属线路。此外，本发明之多个实施方式中，使用微影蚀刻制程可以形成细金属线路，其线宽/线距约为15微米(um)/10微米(um)，以提升窄边框产品的竞争力。在本发明之一些实施方中，第二蚀刻液包含氯化铁或氯化铜。

本发明之另一态样系提供一种可挠式触控装置200。图8绘示根据本发明某些实施方式之可挠式触控装置200的上视示意图。图9绘示根据本发明某些实施方式之可挠式触控装置的剖面示意图。图8绘示的剖线A-A、剖线B-B与剖线C-C，分别对应至图9绘示之实施方式的可挠式触控装置200剖面A-A、剖面B-B与剖面C-C。请同时参照图8及图9。可挠式触控装置200包含第一基板210、第一触控电极220、第一周边导线230以及第二触控电极240。具体的说，第一基板210包含第一感测区212及第一周边区214，且第一周边区214位于第一感测区212的一侧、两侧或周围。在本发明之某些实施方式中，基板210的材料包含聚亚酰胺(Polyimide，PI)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醚砜(Poly(ether sulfones)，PES)、聚乙二醇对苯二甲酸酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚芳香酯(Polyarylate，PAR)或玻璃纤维强化塑料(Fiber Reinforced Plastics，FRP)，但不以此为限。

请参照图8及图9。第一触控电极220位于第一基板210的第一感测区212内。具体的说，第一触控电极220包含第一导电高分子层222和第一氧化金属层224。在本发明之某些实施方式中，第一触控电极220的形状可以为菱形、圆形、矩形或其他形状。在本发明之某些实施方式中，第一导电高分子层222的材料包含聚3,4-乙烯二氧吩(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT)、奈米银线(silver nanowir，AgNW)、聚3,4-乙烯二氧吩/聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrene sulfonate)，PEDOT:PSS)、奈米碳管(carbon nanotube，CNT)或石墨烯(Graphene)，但不以此为限。在本发明之一实施例中，构成第一导电高分子层222的材料为PEDOT:PSS。在本发明之某些实施方式中，第一氧化金属层224的材料包含氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)或氧化铟镓(Indium Gallium Oxide，IGO)，但不以此为限。

请参照图8及图9。第一周边导线230位于第一基板210的第一周边区214内。具体的说，第一周边导线230包含第二导电高分子层232、第二氧化金属层234和第一金属层236，其中第一金属层236位于第一导电高分子层232上方，且第二氧化金属层234夹设于第二导电高分子层232与第一金属层236之间。在本发明之某些实施方式中，构成第二导电高分子层232和第二氧化金属层234的材料与构成第一导电高分子层222和第一氧化金属层224的材料相同。在本发明之一实施例中，构成第二导电高分子层232的材料为PEDOT:PSS。在本发明之某些实施方式中，第一金属层236的材料包含铜(copper，Cu)、银(silver，Ag)、铜合金(copper alloy)、银合金(silver alloy)或金(gold，Au)，但不以此为限。

在本发明之某些实施方式中，第一周边导线230具有第一厚度T1，第一触控电极220具有第二厚度T2，且第一厚度T1大于第二厚度T2。由图9可以清楚看出，第一厚度T1大于第二厚度T2的原因在于：第一周边导线230相较于第一触控电极220多了一层第一金属层236。

请参照图8及图9。第二触控电极240与第一触控电极220之间形成电容。具体的说，当使用者的手指靠近时，影响了第一触控电极220和第二触控电极240之间的电容耦合，从而通过相应芯片(图未示)的讯号处理可以检测出手指触摸的相应位置。在本发明之某些实施方式中，第二触控电极240包含第三导电高分子层242和第三氧化金属层244。在本发明之某些实施方式中，第三导电高分子层242的材料包含聚3,4-乙烯二氧吩/聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrene sulfonate)，PEDOT:PSS)。在本发明之一实施例中，构成第三导电高分子层242的材料为PEDOT:PSS。在本发明之某些实施方式中，第三氧化金属层244的材料包含氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(IndiumZinc Oxide，IZO)或氧化铟镓(Indium Gallium Oxide，IGO)，但不以此为限。在本发明之某些实施方式中，第二触控电极240的形状可以为菱形、圆形、矩形或其他形状。

在本发明之某些实施方式中，可挠式触控装置200可以更包含第二基板250。第二基板250包含第二感测区252及第二周边区254，其中第二周边区254位于第二感测区252的一侧。举例来说，第二触控电极240可以配置在第二感测区252内。第一及第二触控电极220和240分别具有第一长轴方向y及第二长轴方向x，且第一长轴方向y实质上垂直于第二长轴方向x。在一些实施方式中，第二基板250可以空间上将第一触控电极220与第二触控电极240间隔开。

在本发明之某些实施方式中，可挠式触控装置200可以更包含第二周边导线260。第二周边导线260位于第二基板250之第二周边区254内。在一些实施方式中，第二周边导线260包含第四导电高分子层262、第四氧化金属层264和第二金属层266，其中第二金属层266位于第四导电高分子层262上方，且第四氧化金属层264夹设于第四导电高分子层262与第二金属层266之间。在本发明之某些实施方式中，构成第四导电高分子层262和第四氧化金属层264的材料与构成第三导电高分子层242和第三氧化金属层244的材料相同。在本发明之一实施例中，构成第四导电高分子层262的材料为PEDOT:PSS。在本发明之某些实施方式中，第二金属层266的材料包含铜(copper，Cu)、银(silver，Ag)、铜合金(copper alloy)、银合金(silver alloy)或金(gold，Au)，但不以此为限。

在本发明之某些实施方式中，第二周边导线260和第一周边导线230分别位于可挠式触控装置200的第二和第一周边区254和214内。在本发明之某些实施方式中，由图9可以清楚看出，由于第二周边导线260相较于第二触控电极240多了一层第二金属层266，因此，第二周边导线260的厚度大于第二触控电极240的厚度。

在本发明之某些实施方式中，可挠式触控装置200可以更包含盖板280，其位于第一基板210的上方。在包含第二基板250的实施方式中，盖板280位于第一基板210和第二基板250的上方。在本发明之某些实施方式中，盖板280的材料系包含透明绝缘的高分子材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，但不以此为限。

在本发明之某些实施方式中，可挠式触控装置200可以更包含黏着层270。黏着层270可以设置于盖板280与第二基板250之间和/或第二基板250与第一基板210之间。在本发明之某些实施方式中，黏着层270的材料包含光学透明黏着剂(optically clearadhesive，OCA)、光学透明树脂(optically clear resin，OCR)或压敏黏着剂(pressuresensitive adhesive，PSA)。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，以上所述仅为本发明之较佳实施方式，并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之均等变化与修饰，皆应属本发明之涵盖范围，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种在导电高分子上形成线路的方法，其特征在于，包含：

形成一导电高分子层于一基板上；

形成一金属氧化层于该导电高分子层上；

形成一金属层于该金属氧化层上；

形成一第一图案化光阻层于该金属层上，该第一图案化光阻层具有至少一开口暴露该金属层的一第一部分；

使用一第一蚀刻液蚀刻该金属层暴露的该第一部分以及对应该第一部分下方的该导电高分子层和该金属氧化层；

移除该第一图案化光阻层；

形成一第二图案化光阻层以暴露出该金属层的一第二部分；以及

使用一第二蚀刻液蚀刻该金属层暴露出的该第二部分。

2.如权利要求1所述之在导电高分子上形成线路的方法，其特征在于，该导电高分子层包含聚(3,4-乙烯二氧吩)/聚苯乙烯磺酸。

3.如权利要求1所述之在导电高分子上形成线路的方法，其特征在于，该金属氧化层包含氧化铟锡、氧化铟锌或氧化铟镓。

4.如权利要求1述之在导电高分子上形成线路的方法，其特征在于，该第一蚀刻液包含王水或硝酸。

5.如权利要求1述之在导电高分子上形成线路的方法，其特征在于，该第二蚀刻液包含氯化铁或氯化铜。

6.一种可挠式触控装置，其特征在于，包含：

一第一基板，包含一第一感测区及一第一周边区位于该第一感测区的一侧；

一第一触控电极，位于该第一基板之该第一感测区，该第一触控电极包含一第一导电高分子层和一第一氧化金属层；

一第一周边导线，位于该第一基板之该第一周边区，该第一周边导线包含一第二导电高分子层、一第二氧化金属层和一第一金属层，其中该第一金属层位于该第一导电高分子层上方，且该第二氧化金属层夹设于该第二导电高分子层与该第一金属层之间；以及

一第二触控电极，与该第一触控电极之间形成一电容。

7.如权利要求6所述之可挠式触控装置，其特征在于，更包含一第二基板，其包含一第二感测区及一第二周边区位于该第二感测区的一侧，该第二触控电极配置在该第二感测区，其中该第一及该第二触控电极分别具有一第一长轴方向及一第二长轴方向，且该第一长轴方向实质上垂直于该第二长轴方向。

8.如权利要求7所述之可挠式触控装置，其特征在于，更包含一第二周边导线，位于该第二基板之该第二周边区。

9.如权利要求6所述之可挠式触控装置，其特征在于，该第一周边导线具有一第一厚度，该第一触控电极具有一第二厚度，且该第一厚度大于该第二厚度。

10.如权利要求6所述之可挠式触控装置，其特征在于，该第一导电高分子层的材料与该第二导电高分子层的材料相同，且该第一氧化金属层的材料与该第二氧化金属层的材料相同。