CN109872833A - 透明导电体结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透明导电体结构，其包含：基板与依序层叠于基板上的第一透明导电图案、透明绝缘层、第二透明导电图案以及消影层，该消影层包含：具有第一折射率且直接位于第二透明导电图案上的第一消影层；以及具有大于第一折射率的第二折射率且位于第一消影层上的第二消影层，其中第一透明导电图案及第二透明导电图案是由以下方法形成：分别形成第一非晶导电膜及第二非晶导电膜于基板与透明绝缘层上；蚀刻第一非晶导电膜及第二非晶导电膜以形成第一非晶导电图案及第二非晶导电图案；以及结晶化第一非晶导电图案及第二非晶导电图案以形成第一透明导电图案及第二透明导电图案。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明导电体结构及其制造方法，尤其涉及一种具有更佳的光学及电学特性的透明导电体结构及其制造方法。
背景技术
近年来随着光电产业发展，透明导电薄膜被广泛的研究及使用。透明导电薄膜，顾名思义，为兼具透明性及导电性的薄膜，其在可见光波长范围(400～800nm)内具有80％以上的透光率且具有低于1×10-3Ω·cm的电阻率。透明导电薄膜的材料大致可以分成薄金属材料与透明导电氧化物。
包含薄金属材料的透明导电薄膜因为膜层较薄，难以连续地形成于基板上，导致薄膜的电阻值升高，且其在空气中容易氧化，使透明导电薄膜的电阻值发生变化，降低透明导电薄膜的可靠性。因此目前多使用包含透明导电氧化物的透明导电薄膜来代替包含薄金属材料的透明导电薄膜，以提升透明导电薄膜的光学及电学特性与可靠性。
同时为进一步提升包含透明导电氧化物的透明导电薄膜的光学透明性及导电性，传统上多以高温形成结晶型透明导电氧化物。然而结晶型透明导电氧化物因为其结构特性而难以蚀刻，因此难以获得精密的透明导电图案。进一步地，结晶型透明导电氧化物虽然具有较高的光学透明度，但其并非完全透明，从而在堆栈多层而形成透明导电体之后，有可能被使用者观察到。
综上所述，需要一种精密的透明导电图案以及具有较佳的光学透明度的透明导电体。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种透明导电体结构，其包含：基板；位于基板上的第一透明导电图案；位于第一透明导电图案上的第二透明导电图案；位于第一透明导电图案及第二透明导电图案之间以使第一透明导电图案与第二透明导电图案彼此绝缘的透明绝缘层；以及覆盖第一透明导电图案与第二透明导电图案的消影层，该消影层包含：具有第一折射率且直接位于第二透明导电图案上的第一消影层；以及具有大于第一折射率的第二折射率且位于第一消影层上的第二消影层。其中，第一透明导电图案及第二透明导电图案是由以下方法形成：分别形成第一非晶导电膜及第二非晶导电膜于基板与透明绝缘层上；蚀刻第一非晶导电膜及第二非晶导电膜以形成第一非晶导电图案及第二非晶导电图案；以及结晶化第一非晶导电图案及第二非晶导电图案以形成第一透明导电图案及第二透明导电图案。
较佳者，第一非晶导电膜及第二非晶导电膜可各独立地包含氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、SnO2、ZnO、氟掺杂氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)或其任意组合。
较佳者，结晶化的步骤可对第一非晶导电图案及第二非晶导电图案进行热处理。
较佳者，第一非晶导电膜及第二非晶导电膜的厚度可各独立地为50nm至200nm。
较佳者，透明绝缘层可包含介电质材料。
较佳者，第二消影层可包含TiO2、Nb2O5、SiN4或其任意组合。
较佳者，第一消影层可包含SiO2。
本发明的另一方面是提供一种透明导电体结构的制造方法，其包含：提供基板；形成第一非晶导电膜在基板上；蚀刻第一非晶导电膜以形成第一非晶导电图案；结晶化第一非晶导电图案以形成第一透明导电图案；形成透明绝缘层于第一透明导电图案上；形成第二非晶导电膜在透明绝缘层上；蚀刻第二非晶导电膜以形成第二非晶导电图案；结晶化第二非晶导电图案以形成第二透明导电图案；形成消影层于第二透明导电图案上。其中，消影层包含：具有第一折射率且直接位于第二透明导电图案上的第一消影层；以及具有大于第一折射率的第二折射率且位于第一消影层上的第二消影层。
较佳者，第一非晶导电膜及第二非晶导电膜的厚度可各独立地为50nm至200nm。
较佳者，结晶化的步骤可对第一非晶导电图案及第二非晶导电图案进行热处理。
通过上述的透明导电体结构及其制造方法，本案所提供的透明导电体不但具有较精密的透明导电图案，以减少短路或断路等情形的发生，增加透明导电体的电学特性及可靠性，还具有较佳的光学特性，降低用户观察到透明导电体中的透明导电图案的可能。
附图说明
图1为描绘本发明实施例的透明导电体结构的剖面示意图。
图2为描绘本发明实施例的第一透明导电图案的平面示意图。
图3为对不同厚度的ITO膜进行光学仿真所得的结果。
图4为描绘本发明实施例的第二透明导电图案的平面示意图。
图5为描绘本发明实施例的透明导电体结构的制造方法流程图。
符号说明：1：透明导电体结构，11：基板，13：第一透明导电图案，15：透明绝缘层，17：第二透明导电图案，19：消影层，191：第一消影层，193：第二消影层，131：第一本体，133：第一连接部，171：第二本体，173：第二连接部，S401～S409：步骤，D1、D2：方向。
具体实施方式
图1为描绘本发明实施例的透明导电体结构的剖面示意图。参照图1，透明导电体结构1包含基板11、位于基板11上的第一透明导电图案13、位于第一透明导电图案13上的第二透明导电图案17、位于第一透明导电图案13及第二透明导电图案17之间的透明绝缘层15以及位于第二透明导电图案17上的消影层19。
图2为描绘本发明实施例的第一透明导电图案13的平面示意图。参照图2，第一透明导电图案13包含彼此互相分离且以矩阵形式排列的多个第一本体131及第一连接部133，第一连接部133用于使各第一本体131在第一方向D1上彼此连接以形成多列在第一方向D1上延伸且在第二方向D2上彼此平行的透明导电图案列。第一本体131及第一连接部133可各独立地包含氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氟氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)或其任意组合，但不限于此。在一较佳实施例中，第一本体131及第一连接部133均包含ITO。第一本体131及第一连接部133的厚度可彼此相同或不同。图3为对不同厚度的ITO膜进行光学仿真所得的结果。由图3可看出，当包含ITO的第一透明导电图案13的厚度在125～165nm时，其在400～700nm的可见光波长范围内的反射率最低，特别是厚度在145nm时，其最低反射率最集中于可见光波长范围内。因此，第一本体131及第一连接部133可分别独立地具有约50～200nm，较佳为约100～185nm，更佳为约125～165nm，最佳为约145nm的厚度。
图4为描绘本发明实施例的第二透明导电图案17的平面示意图。参照图4，第二透明导电图案17包含彼此互相分离且以矩阵形式排列的多个第二本体171以及第二连接部173，第二连接部173用于使各第二本体171在与第一方向D1相交的第二方向D2上彼此连接以形成多行在第二方向D2上延伸且在第一方向D1上彼此平行的透明导电图案行。同时参照图1至图4，在一实施例中，从垂直于第一方向D1及第二方向D2所形成的面的上方观察时，可以发现第一连接部133与第二连接部173彼此至少部分的重叠，而第一本体131与第二本体171彼此不重叠。第二本体171及第二连接部173可各独立地包含氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氟氧化锡(FTO)、氧化铝锌(AZO)或其任意组合，但不限于此。在一较佳实施例中，第二本体171及第二连接部173均包含ITO。第二本体171及第二连接部173的厚度可彼此相同或不同。类似于第一透明导电图案13，当包含ITO的第二透明导电图案17的厚度在125～165nm时，其在400～700nm的可见光波长范围内的反射率最低，特别是厚度在145nm时，其最低反射率最集中于可见光波长范围内。因此，第二本体171及第二连接部173可分别独立地具有约50～200nm，较佳为约100～185nm，更佳为约125～165nm，最佳为约145nm的厚度。
再次参照图1，透明绝缘层15可直接或间接位于第一透明导电图案13及第二透明导电图案17之间。透明绝缘层15可为单层或具有多层的多层结构，透明绝缘层15可包含介电材料，其实例可包含有机光阻材料，包含但不限于(甲基)丙烯酸类光阻材料。在一实施例中，透明绝缘层15可具有约1.0～3.0μm的厚度以达到最佳的光学及绝缘效果。当透明绝缘层15的厚度小于1.0μm时，其绝缘效果不佳，而当透明绝缘层15的厚度大于3.0μm时，其光学效果不佳。
消影层19可直接位于第二透明导电图案17上，且消影层19可包含具有第一折射率的第一消影层191及具有大于第一折射率的第二折射率的第二消影层193。如图1所示，第一消影层191可位于第二消影层193及第二透明导电图案17之间，较佳者，第一消影层191直接位于第二透明导电图案17上。包含第一消影层191及第二消影层193的消影层19可通过折射入射的光线，降低重叠或未重叠的第一连接部131与第二连接部173及/或未重叠的第一本体131及第二本体171被使用者观察到的可能。在一实施例中，第一消影层191可包含SiO2，第二消影层193可包含折射率大于SiO2的任意材料。在另一实施例中，第二消影层193可包含TiO2、Nb2O5、SiN4或其任意组合，第一消影层191可包含折射率小于TiO2、Nb2O5、SiN4或其任意组合的任意材料。在一实施例中，第一消影层191可包含SiO2，第二消影层193可包含TiO2、Nb2O5、SiN4或其任意组合。
图5为描绘本发明实施例的透明导电体结构的制造方法流程图。本发明实施例的透明导电体结构的制造方法包含：提供基板的步骤S401、形成第一透明导电图案的步骤S403、形成透明绝缘层的步骤S405、形成第二透明导电图案的步骤S407以及形成消影层的步骤S409。以下将结合图1及图5详述本发明实施例的透明导电体结构的制造方法流程。
步骤S401中提供的基板11可为一般使用于透明导电体结构的任何基板。基板11可为具有良好机械强度、热稳定性、透明度、表面平坦度、易处理性及防水性的玻璃基板或透明塑料基板。
步骤S403中，第一透明导电图案13可通过真空沉积、旋转涂布、溅镀、兰慕尔-布罗吉(LB)沉积、网版印刷等方法在基板11上形成厚度为约50～200nm的第一非晶导电膜后，对第一非晶导电膜进行蚀刻过程以形成第一非晶导电图案，然后对第一非晶导电图案进行热处理，使第一非晶导电图案结晶化为包含第一本体131及第一连接部133的第一透明导电图案13而形成。
第一非晶导电图案的形成温度与热处理非晶导电图案以使非晶导电图案结晶化的温度可依据用以形成第一非晶导电图案的材料而变化。举例说明，由于ITO在100℃以下的温度成膜时，其成膜排列不规则，属于非晶导电膜，在200℃以上的温度成膜时，成膜排列整齐，具有良好的导电性，属于多晶导电膜，而在100℃及200℃之间的温度成膜时，所形成的膜的特性属于非晶
及多晶混合。因此，当第一透明导电图案13包含ITO时，第一非晶导电图案可以小于约100℃，较佳者，以约25℃至约50℃的温度形成，而第一非晶导电图案可以大于约200℃，较佳者，以约200℃至约250℃的温度，进行约30分钟至约1小时的热处理而结晶化形成第一透明导电图案。
接着进行步骤S405，在已结晶化的第一透明导电图案13之上形成厚度为约1.0～3.0μm透明绝缘层15。透明绝缘层15可以与第一非晶导电膜相同的方法形成于第一透明导电图案13上。
在形成透明绝缘层15之后，第二透明导电图案17可以与步骤S403相同或相似的方法在步骤S407中形成于透明绝缘层15之上。第二透明导电图案17可以通过真空沉积、旋转涂布、溅镀、兰慕尔-布罗吉(LB)沉积、网版印刷等方法在透明绝缘层15上形成厚度为约50～200nm的第二非晶导电膜后，对第二非晶导电膜进行蚀刻过程以形成第二非晶导电图案，接着对第二非晶导电图案进行热处理，使第二非晶导电图案结晶化为包含第二本体171及第二连接部173的第二透明导电图案17而形成。形成的第二透明导电图案17的第二本体171与第一透明导电图案13的第一本体131在垂直方向(垂直于第一方向D1及第二方向D2的方向)上不彼此重叠，而第二透明导电图案17的第二连接部173与第一透明导电图案13的第一连接部133在垂直方向上至少部分地彼此重叠。其中，第二非晶导电膜可包含与第一非晶导电膜相同或不同的材料，且以与第一非晶导电膜相同或不同的方法形成与第一非晶导电膜相同或不同的厚度。进一步地，可以与第一非晶导电图案相同或不同的温度对第二非晶导电图案进行热处理。
最后，在步骤S409中形成消影层19于第二透明导电图案17上。再次参照图1，消影层19可通过将具有第一折射率的第一消影材料形成为第二透明导电图案17上的第一消影层191后，接着将具有大于第一折射率的第二折射率的第二消影材料形成为第一消影层191上的第二消影层193而形成。步骤S409中形成第一消影层191及第二消影层193的方法可与形成第一或第二非晶导电膜的方法相同或不同。第一消影层191可包含SiO2但不限于此，第二消影层193可包含TiO2、Nb2O5、SiN4及其任意组合，但不限于此。第一消影层191的厚度可为约30～70nm，第二消影层193的厚度可为约10～30nm，当第一消影层191及第二消影层193的厚度在此范围内时光学干涉效应最佳搭配。此步骤所形成的消影层19可使彼此部分重叠的第一透明导电图案13与第二透明导电图案17相对于用户隐蔽，即通过消影层19，不但可使使用者观察不到第一透明导电图案13的第一本体131与第二透明导电图案17的第二本体171，还可使使用者观察不到至少部分地彼此重叠的第一透明导电图案13的第一连接部133与第二透明导电图案17的第二连接部173。
步骤S407与步骤S409之间可进一步包含形成用作为功能导电线路的金属层于第二透明导电图案17与消影层19之间的步骤。所述的金属层可包含金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)、铁(Fe)或其任意组合，但不限于此。除此之外，步骤S409之后可进一步包含于消影层上形成附加透明绝缘层的步骤以增加透明导电体的绝缘性。
透过上述步骤所获得的透明导电体结构不但具有较低的电阻及较优良的图案精细度，且可使至少部分地彼此重叠的第一透明导电图案13与第二透明导电图案17的光学特性提升。
以下为依据本发明实施例所述的方法，制备具有包含ITO的第一透明导电图案及第二透明导电图案的透明导电体结构的实例。
实例
在玻璃基板上以真空磁控溅镀法，在约50℃形成厚度为约140nm的非晶ITO导电膜后，以干/湿式蚀刻制程对非晶导电膜进行蚀刻以形成非晶ITO导电图案，接着以约230℃的温度对非晶ITO导电图案进行约30分钟的热处理，以形成具结晶性的透明ITO导电图案。
在所形成的透明ITO导电图案上进一步以湿式黄光制程形成厚度为1.5～2.5μm的包含甲基丙烯酸酯的透明光阻材料，之后再以真空磁控溅镀法，在约50℃形成厚度为约140nm的非晶ITO导电膜于透明绝缘层上后，以湿式黄光制程对非晶ITO导电膜进行蚀刻以形成非晶ITO导电图案，接着以约230℃的温度对非晶ITO导电图案进行约30分钟的热处理，以形成另一个具结晶性的透明ITO导电图案，接着直接在所述的另一个透明ITO导电图案上由下至上地层叠其中包含SiO2的厚度为40～60nm的第一消影层及其中包含Si3N4的厚度为10～20nm的第二消影层以形成透明导电体结构。
由以上可以看出依据本发明实施例制造的透明导电体结构可具有佳的电学及光学特性。
应理解的是本文描述的实施例应仅视为描述性观念而非限制用途。各实施例的形态或特征的叙述通常应视为可用于其他实施例中相似的形式或特征。虽然本发明已参考图式描述，然而所属技术领域中具有通常知识者将理解的是，对本发明进行各种形式上及细节上的改变并不悖离所附申请专利范围所界定范围和精神。
Claims (10)
1.一种透明导电体结构，其特征在于，所述的结构包含：
基板；
第一透明导电图案，位于所述的基板上；
第二透明导电图案，位于所述的第一透明导电图案上；
透明绝缘层，位于所述的第一透明导电图案及所述的第二透明导电图案之间以使所述的第一透明导电图案与所述的第二透明导电图案彼此绝缘；以及
消影层，覆盖所述的第一透明导电图案与所述的第二透明导电图案，该消影层包含：
第一消影层，具有第一折射率且直接位于所述的第二透明导电图案上；以及
第二消影层，具有大于所述的第一折射率的第二折射率且位于所述的第一消影层上，
其中所述的第一透明导电图案及所述的第二透明导电图案是由以下方法形成：
分别形成第一非晶导电膜及第二非晶导电膜于所述的基板与所述的透明绝缘层上；
蚀刻所述的第一非晶导电膜及所述的第二非晶导电膜以形成第一非晶导电图案及第二非晶导电图案；以及
结晶化所述的第一非晶导电图案及所述的第二非晶导电图案以形成所述的第一透明导电图案及所述的第二透明导电图案。
2.如权利要求1所述的透明导电体结构，其特征在于，所述的第一非晶导电膜及所述的第二非晶导电膜各独立地包含氧化铟锡、氧化铟锌、SnO2、ZnO、氟掺杂氧化锡、氧化铝锌或其任意组合。
3.如权利要求1所述的透明导电体结构，其特征在于，所述的结晶化的步骤是对所述的第一非晶导电图案及所述的第二非晶导电图案进行热处理。
4.如权利要求1所述的透明导电体结构，其特征在于，所述的第一非晶导电膜及所述的第二非晶导电膜的厚度各独立地为50nm～200nm。
5.如权利要求1所述的透明导电体结构，其特征在于，所述的透明绝缘层包含介电质材料。
6.如权利要求5所述的透明导电体结构，其特征在于，所述的第二消影层包含TiO2、Nb2O5、SiN4或其任意组合。
7.如权利要求6所述的透明导电体结构，其特征在于，所述的第一消影层包含SiO2。
8.一种透明导电体结构的制造方法，其特征在于，所述的方法包含：
提供基板；
形成第一非晶导电膜在所述的基板上；
蚀刻所述的第一非晶导电膜以形成第一非晶导电图案；
结晶化所述的第一非晶导电图案以形成第一透明导电图案；
形成透明绝缘层于所述的第一透明导电图案上；
形成第二非晶导电膜在所述的透明绝缘层上；
蚀刻所述的第二非晶导电膜以形成第二非晶导电图案；
结晶化所述的第二非晶导电图案以形成第二透明导电图案；以及
形成消影层于所述的第二透明导电图案上，
其中所述的消影层包含：
第一消影层，具有第一折射率且直接位于所述的第二透明导电图案上；以及
第二消影层，具有大于所述的第一折射率的第二折射率且位于所述的第一消影层上。
9.如权利要求8所述的透明导电体结构的制造方法，其特征在于，所述的第一非晶导电膜及所述的第二非晶导电膜的厚度各独立地为50nm～200nm。
10.如权利要求9所述的透明导电体结构的制造方法，其特征在于，所述的结晶化的步骤是对所述的第一非晶导电图案及所述的第二非晶导电图案进行热处理。
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