TW201439846A - 透明導電基板、其製造方法以及包含其之觸控面板 - Google Patents

透明導電基板、其製造方法以及包含其之觸控面板 Download PDF

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Abstract

提供一種透明導電基板、其製造方法以及包含其之觸控面板。透明導電基板包含依序設置於玻璃基板上之第一薄膜層、第二薄膜層及透明導電膜。第一薄膜層具有在波長為550nm時範圍為2.2至2.7之折射率、以及範圍為7.6至9.4nm之厚度。第二薄膜層具有在波長為550nm時範圍為1.4至1.5之折射率、以及範圍為37至46.2nm之厚度。透明導電膜由透明導電材料所製成，透明導電材料具有在波長為550nm時範圍為1.8至2.0之折射率之材料。透明導電膜之厚度之範圍為24至38.5nm。

Description

透明導電基板、其製造方法以及包含其之觸控面板
相關申請案之交互參照
【0001】
本申請案主張於2012年12月27日提出之韓國專利申請號第10-2012-0154400號之優先權，其全部內容係於此併入於各方面作為參考。
【0002】
本發明有關於一種透明導電基板、其製造方法以及包含其之觸控面板，且更特別的是有關於一種用於觸控面板之透明導電基板、其製造方法以及包含其之觸控面板。
 【0003】
一般而言，觸控面板是指設置在顯示裝置，如陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、電致發光(EL)裝置等之表面上之裝置，使得在使用者觀看顯示裝置之螢幕的同時，以手指或輸入裝置如觸控筆接觸觸控面板時訊號可以輸出。近來，觸控面板已廣泛地使用於各種電子裝置，如個人數位助理(PDA)、筆記型電腦、光學放大器(OA)裝置、醫療器材或車輛導航系統。
【0004】
這些觸控面板依照偵測位置之技術被分為電阻膜型式、電容型式、超音波型式、紅外線(IR)型式等。
【0005】
電阻膜型式係配置使得各塗佈透明電極層(銦錫氧化物(ITO)膜)之兩個基板接合在一起，而使透明電極層在點間隔件之兩側彼此面對。當手指、筆或類似物接觸上基板時，用於決定位置之訊號被施加。當上基板接合於下基板之透明電極層時，藉由偵測電子訊號來決定位置。此技術之優勢是高反應率及經濟競爭力，而缺點是低耐用度及脆弱性。
【0006】
電容型式係設置使得透明電極藉由以導電金屬材料塗佈觸控螢幕感測器之基板薄膜之一表面而形成，其中一定量之電流得以沿著玻璃表面流動。當使用者觸碰螢幕，觸碰位置藉由辨識因為人體電容所造成之電流量改變之位置，並計算觸碰位置之大小而決定。此技術之優勢在於優越之耐用度以及高透光率，而缺點是由於此技術使用人體之電容，故難以用筆或戴手套之手來操作觸控面板。
【0007】
超音波型式使用基於壓電效應之壓電裝置，且回應於觸控面板之觸控藉由以交替方式自壓電裝置在X方向及Y方向產生表面波來計算每一輸入點之距離來決定位置。然而此技術雖然實現了高清晰度及高透光率，卻有缺點在於感測器對於汙染及液體是脆弱的。
【0008】
紅外線輻射型式具有矩陣結構，其中複數個發光裝置及複數個光探測器係設置環繞面板。當光被使用者中斷時，輸入座標藉由取得中斷位置之X與Y座標來決定。然而雖然此技術具有高光穿透率且對於外來衝擊與劃傷有強耐用性，卻有缺點在於大尺寸、不準確觸碰之不佳識別性及低反應速率。
【0009】
電阻膜型式及電容型式是這些技術內最普遍的。這些技術使用透明導電基板，其藉由對基座基板塗佈由如銦錫氧化物(ITO)所製成之透明導電膜而設置以偵測觸碰位置。
【0010】
在此透明導電基板中，為了提升透光率及防止圖樣化之透明導電膜之圖樣之形狀被視覺上顯示，包含中折射率薄膜及低折射率薄膜之折射率匹配層插入於基座基板與透明導電膜間。
【0011】
折射率匹配層之技術揭露於韓國專利申請號第10-2011-0049553號中(2011年5月12日)。
【0012】
為了減少形成於透明導電膜上之圖樣之寬度，透明導電膜之電阻必須要低。此外，為了具有低電阻，透明導電膜之厚度必須增加。然而，這會造成降低透光率之問題。此外，當厚的透明導電膜設置於折射率匹配層上時，整體透明導電基板之厚度增加，且觸控面板之厚度也會增加，此為有問題的。
【0013】
於本發明背景部分所揭露之資訊僅為了提供對本發明背景更好之了解，且不應視為承認或任何形式之暗示此資訊形成此技術領域之通常知識者所已知之先前技術。
 【0014】
本發明之各種態樣提供其中光學特性與電子特性最佳化之透明導電基板、其製造方法、以及包含其之觸控面板。
【0015】
在本發明之一種態樣中，提供一種透明導電基板，其包含：玻璃基板；設置於玻璃基板上之第一薄膜層，其中第一薄膜層之折射率在波長為550nm時範圍為2.2至2.7，且第一薄膜層之厚度之範圍為7.6至9.4nm；設置於第一薄膜層上之第二薄膜層，其中第二薄膜層之折射率在波長為550nm時範圍為1.4至1.5，且第二薄膜層之厚度範圍為37至46.2nm；以及設置於第二薄膜層上之透明導電膜，其中透明導電膜由透明導電材料所製成，透明導電材料之折射率在波長為550nm時範圍為1.8至2.0，且透明導電膜之厚度範圍為24至38.5nm。
【0016】
根據本發明之實施例，第一薄膜層可由五氧化二鈮(Nb2O5)所製成。
【0017】
第二薄膜層可由二氧化矽(SiO2)所製成。
【0018】
透明導電材料可包含銦錫氧化物(indium tin oxide, ITO)。
【0019】
透明導電膜可包含其中透明導電材料被移除之圖樣區域、及其中透明導電材料不被移除之非圖樣區域。
【0020】
圖樣區域與非圖樣區域之間，在波長範圍為400至700nm時，平均反射率之間之差異可為1%或更小。
【0021】
玻璃基板可由可撓式玻璃所製成。
【0022】
透明導電膜之片電阻可為50Ω/□或更小。
【0023】
在本發明之另一種態樣中，提供一種製造透明導電基板之方法。此方法包含下列步驟：形成第一薄膜層於可撓式玻璃基板上，第一薄膜層包含五氧化二鈮(Nb2O5)，且第一薄膜層之厚度範圍為7.6至9.4nm；形成第二薄膜層於第一薄膜層上，第二薄膜層包含二氧化矽(SiO2)，且第二薄膜層之厚度範圍為37至46.2nm；以及形成透明導電膜於第二薄膜層上，透明導電膜包含銦錫氧化物(ITO)，且透明導電膜之厚度範圍為24至38.5nm。第一薄膜層、第二薄膜層及透明導電膜係經由捲對捲濺鍍沉積而形成。
【0024】
此方法可進一步包含在形成透明導電膜之步驟後，經由退火來結晶化透明導電膜之步驟。
【0025】
此方法可進一步包含在形成透明導電膜之步驟後及結晶化透明導電膜之步驟前，圖樣化透明導電膜為其中透明導電膜被移除之圖樣區域、及其中透明導電膜不被移除之非圖樣區域之步驟。
【0026】
在本發明更進一步之態樣中，提供一種包含上述透明導電基板之觸控面板。
【0027】
根據本發明之實施例，在波長為550nm時，透明導電膜之透光率為87.5%或更高，且在波長範圍為400至700nm時，透明導電膜之平均透光率為87%或更高。此外，依CIE Lab，b*(D65)之透光率為1或更小。當透明導電膜被圖樣化時，在波長範圍為400至700nm時，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率之差異為1%或更小。
【0028】
此外，由於第一薄膜層、第二薄膜層及透明導電膜利用捲對捲設備依序地形成於玻璃基板上，透明導電基板之製造效率可被改善。
【0029】
本發明之方法及設備具有其他特徵及優點，其將自併入本文之附圖中顯而易見，或者更詳細地描述，附圖在本發明之下列詳細描述中一同作為解釋本發明之特定原理。
100．．．玻璃基板
200．．．第一薄膜層
300．．．第二薄膜層
400．．．透明導電膜
S100~S300．．．步驟
【0030】
第1圖係為根據本發明之實施例顯示透明導電基板之剖面示意圖；
【0031】
第2圖至第5B圖係為根據本發明之實施例顯示透明導電基板之透光率及反射率之光譜之示意圖；
【0032】
第6圖係為根據本發明之實施例顯示製造透明導電基板之方法之流程示意圖。
 【0033】
現將詳細參照根據本發明之透明導電基板、其製造方法、以及包含其之觸控面板，其實施例係於附圖中繪示且於下文中描述，使得本發明相關之技術領域中具有通常知識者能輕易實現本發明。
【0034】
在整份說明書中，應參考附圖，其中相同參考符號及標號在不同圖式中用於指相同或相似元件。在本發明下列敘述中，在可能使得本發明之標的不清楚時，本文中所併入之已知功能及構件之詳細描述將予於省略。
【0035】
第1圖是根據本發明之實施例顯示透明導電基板之剖面示意圖。
【0036】
參閱第1圖，根據本實施例之透明導電基板包含玻璃基板100、第一薄膜層200、第二薄膜層300以及透明導電膜400。
【0037】
玻璃基板100是基座基板，且較佳地，用來作為觸控面板之覆蓋基板。
【0038】
一般而言，玻璃基板100之厚度為1mm或更小，且玻璃基板100是由高透光率之鈉鈣玻璃或無鹼鋁矽酸鹽所製成。此玻璃具有克服塑膠材料限制之物理性質，例如透光率、長時間之耐用度及觸碰感應，但具有受到衝擊容易損傷之缺點。觸控面板是附接於各種儀器之顯示部分，且特別是當附接於小且薄之裝置如手機時，其必須足夠堅固以確保受到外部衝擊之耐用度。因此，較佳地是使用化學強化之玻璃，其自鈉鈣玻璃透過以鉀取代鈉之化學處理以增加強度而製成。更佳地，基座基板100是由可撓式玻璃製成。可撓性之程度可分類為「彎曲(Curved)(耐用度)」、「可彎曲(Bendable)」、「可捲曲(Rollable) (穿戴式)」、「可折疊(Foldable)(完全可撓式)」以及「一次性(Disposable)」。具有此類特性之一之玻璃可被稱為可撓式玻璃。舉例來說，容許應力為50Mpa之厚度0.2mm玻璃，其能展現出160mm或更小之曲率半徑，即屬於可撓式玻璃。
【0039】
第一薄膜層200設置於玻璃基板100上。當波長為550nm時，第一薄膜層200之折射率之範圍在2.2至2.7，且第一薄膜層200之厚度之範圍為7.6至9.4nm。
【0040】
較佳地，第一薄膜層200是由五氧化二鈮(Nb2O5)所製成，且第一薄膜層200之厚度為8.5nm。
【0041】
第二薄膜層300設置於第一薄膜層200上。當波長為550nm時，第二薄膜層300之折射率之範圍在1.4至1.5，且第二薄膜層300之厚度之範圍為37至46.2nm。
【0042】
較佳地，第二薄膜層300是由二氧化矽(SiO2)所製成，且第二薄膜層300之厚度為40nm。
【0043】
第一薄膜層200與第二薄膜層300形成折射率匹配層(index matching layer)，因此，可防止因為蝕刻透明導電膜400將會形成之圖樣在視覺上被辨認。
【0044】
透明導電膜400形成於第二薄膜層300上，由透明導電材料所製成。當波長為550nm時，透明導電材料之折射率之範圍為1.8至2.0，且透明導電材料之厚度之範圍為24至38.5nm。
【0045】
較佳地，透明導電膜400之片電阻為50Ω/□或更小。此外，透明導電膜400可由具有高導電性及透光率之銦錫氧化物(ITO)所製成。在此實施例中，較佳地為透明導電膜400之厚度為35nm。
【0046】
當根據本發明之透明導電基板用於觸控面板，透明導電膜400作為偵測觸碰位置之電極。為此，透明導電膜400可被圖樣化，使其包含其中透明導電材料被移除之圖樣區域、及其中透明導電材料未移除之非圖樣區域。
【0047】
在此例中，當波長範圍為400至700nm時，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率之差異較佳地為1%或更小。
【0048】
在根據本實施例之透明導電基板中，第一薄膜層200、第二薄膜層300以及透明導電膜400係依序地層疊於玻璃基板100上。在此，第一薄膜層200是由五氧化二鈮(Nb2O5)所製成且具有厚度範圍為7.6至9.4nm，第二薄膜層300是由二氧化矽(SiO2)所製成且具有厚度範圍為37至46.2nm，且透明導電膜400由銦錫氧化物(ITO)所製成且具有厚度範圍為24至38.5nm。在此透明導電基板中，當波長為550nm時，透光率為87.5%或更高，當波長範圍為400至700nm 時，平均透光率區域為87%或更高，依CIE Lab，b*(D65)之透光率為1或更小。此外，當透明導電膜被圖樣化時，在波長範圍為400至700nm時，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率差異為1%或更小。
【0049】
現在將詳細參照本發明之一些實施例。然而，應被理解的是，下列實施例僅為了說明而非旨在限制本發明之範疇。
實施例1
【0050】
第2圖是根據本發明實施例顯示透明導電基板之透光率及反射率光譜之示意圖，其中由五氧化二鈮(Nb2O5)所製成且具有厚度為8.5nm之第一薄膜層200、由二氧化矽(SiO2)所製成且具有厚度為40nm之第二薄膜層300、以及由銦錫氧化物(ITO)所製成且具有厚度為35nm之透明導電膜400依序地層疊於玻璃基板100上。參閱第2圖，IML-R指示其中透明導電膜400被移除之圖樣區域之反射率、ITO-R指示其中透明導電膜400未被移除之非圖樣區域之反射率、以及ITO-T指示其中透明導電膜400未被移除之非圖樣區域之透光率。
【0051】
如第2圖所示，可明瞭的是，在根據本發明實施例之透明導電基板中，透光率在波長為550nm時為88.01%或更高，平均透光率在波長範圍為400至700nm時為87.85%，且在波長範圍為400至700nm時，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率之差異為0.6%或更小。此外，在此透明導電基板中，依CIE Lab，b*(D65)之透光率為0.65或更小。
實施例2
【0052】
如實施例2之實驗被執行，以鑑於銦錫氧化物(ITO)之厚度之變化，檢驗根據本發明實施例之透明導電基板之光學特性。
【0053】
表1顯示根據本發明實施例之透明導電基板之層疊結構，且表2顯示透明導電基板之光學特性。
【0054】
此外，第3A圖及第3B圖是顯示樣本1及樣本2之透明導電基板之反射率及透光率之光譜之示意圖。
【0055】
表1
【0056】
表2
【0057】
參閱表1、表2、第3A圖以及第3B圖，隨著銦錫氧化物(ITO)之厚度增加，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率之差異減少，而平均透光率在波長範圍為400至700nm時減少。此外，可明瞭的是，依CIE Lab，b*(D65)之透光率增加。
實施例3
【0058】
如實施例3之實驗被執行，以鑑於五氧化二鈮(Nb2O5)之厚度之變化，檢驗根據本發明實施例之透明導電基板之光學特性。
【0059】
表3顯示根據本發明實施例之透明導電基板之層疊結構，及表4顯示透明導電基板之光學特性。
【0060】
此外，第4A圖及第4B圖是顯示樣本3及樣本4之透明導電基板之反射率及透光率之光譜之示意圖。
【0061】
表3
【0062】
表4
【0063】
參閱表3、表4、第4A圖及第4B圖，隨著五氧化二鈮(Nb2O5)之厚度增加，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率之差異增加，而平均透光率在波長範圍為400至700nm時增加。此外，可明瞭的是，依CIE Lab，b*(D65)之透光率減少。
實施例4
【0064】
如實施例4之實驗被執行，以鑑於二氧化矽(SiO2)之厚度變化，檢驗根據本發明實施例之透明導電基板之光學特性。
【0065】
表5顯示根據本發明實施例之透明導電基板之層疊結構，及表6為顯示透明導電基板之光學特性之數值。
【0066】
此外，第5A圖及第5B圖是顯示樣本5及樣本6之透明導電基板之反射率及透光率之光譜之示意圖。
【0067】
表5
【0068】
表6
【0069】
參閱表5、表6、第5A圖以及第5B圖，隨著二氧化矽之厚度增加，圖樣區域與非圖樣區域之間之平均反射率之差異減少，而平均透光率在波長範圍為400至700nm時增加。此外，可明瞭的是，依CIE Lab，b*(D65)之透光率增加。
【0070】
第6圖是根據本發明之實施例顯示製造透明導電基板之方法之流程示意圖。
【0071】
參閱第6圖，根據本實施例製造透明導電基板之方法包含步驟S100，形成由五氧化二鈮(Nb2O5)所製成之厚度範圍為7.6至9.4nm之第一薄膜層於可撓式玻璃基板上；步驟S200，形成由二氧化矽(SiO2)所製成之厚度範圍為37至46.2nm之第二薄膜層於第一薄膜層上；以及步驟S300，形成由銦錫氧化物(ITO)所製成之厚度範圍為24至38.5nm之透明導電膜於第二薄膜層上。在此，第一薄膜層、第二薄膜層及透明導電膜經由濺鍍沉積形成。
【0072】
根據本實施例之透明導電基板可利用捲對捲濺鍍設備製成，其包含退繞機捲筒、捲取機捲筒以及濺鍍部分。
【0073】
退繞機捲筒及捲取機捲筒通過協同旋轉來退繞或捲曲可撓式玻璃基板。複數個導引捲筒依特定距離設置以便於控制在可撓式玻璃基板被捲起時之拉力(tension)。通過濺鍍沉積形成透明導電膜於可撓式玻璃基板之製程是使用濺鍍部分來執行。濺鍍部分可作為包含靶材及陰極之濺鍍器來實施。靶材分別由形成第一薄膜層、第二薄膜層及透明導電膜之材料所製成。陰極是釋出靶材原子之電源供應。
【0074】
根據本發明之實施例，為了製造透明導電基板，第一，利用捲對捲濺鍍設備形成由五氧化二鈮(Nb2O5)所製成之厚度範圍為7.6至9.4nm之第一薄膜層於可撓式玻璃基板之一個表面上(步驟S100)。之後，在步驟S200中，由二氧化矽(SiO2)所製成之厚度範圍為37至46.2nm之第二薄膜層形成於第一薄膜層上。最後，在步驟S300中，由銦錫氧化物(ITO)所製成之厚度範圍為24至38.5nm之透明導電膜形成於第二薄膜層上。
【0075】
形成第一薄膜層之步驟S100與形成第二薄膜層之步驟S200可在低於形成透明導電膜之步驟S300之溫度下執行。較佳地，形成第一薄膜層之步驟S100與形成第二薄膜層之步驟S200在150°C或更低之溫度下通過濺鍍沉積而執行，且形成透明導電膜之步驟S300在250°C或更高之溫度下通過濺鍍沉積而執行。
【0076】
由於第一薄膜層、第二薄膜層以及透明導電膜依序形成於可撓式玻璃基板上，因此透明導電基板之製造效率可被改善。此外，濺鍍沉積之使用使得製造具有強結合力之薄膜是可能的，且使其易於控制膜厚。
【0077】
另外，根據本發明實施例之製造透明導電基板之方法可進一步包含在形成透明導電膜之步驟S300後，經由退火結晶化透明導電膜之步驟。
【0078】
結晶化透明導電膜之步驟可改善透明導電膜之透光率及耐用度。結晶化透明導電膜之步驟可在溫度範圍為250至350°C下執行。
【0079】
此外，根據本發明實施例之製造透明導電基板之方法可進一步包含在形成透明導電膜之步驟S300後，及結晶化透明導電膜之步驟前，圖樣化透明導電膜為其中透明導電膜被移除之圖樣區域、及其中透明導電膜不被移除之非圖樣區域之步驟。
【0080】
圖樣化透明導電膜之步驟可包含層疊其中以乾膜光阻完成塗佈之透明導電膜、放置其中預定圖樣元件在乾膜光阻上彼此連續相交(intersect)之圖樣薄膜、藉由以紫外線(UV)輻射照射乾膜光阻來發展乾膜光阻區域、以及利用酸性或鹼性蝕刻溶液選擇性地剝離以紫外線(UV)輻射照射之乾膜光阻區域。
【0081】
本發明之特定例示性實施例之上述說明已相對於圖式呈現。其並非旨在詳盡或限制本發明於所揭露之確切形式，且明顯地，此技術領域具有通常知識者鑑於上述教示進行許多修改及變化是可能的。
【0082】
因此，此並非旨在限制本發明之範疇於上述實施例中，而是由所附申請專利範圍及其等效物所定義。
100．．．玻璃基板
200．．．第一薄膜層
300．．．第二薄膜層
400．．．透明導電膜

Claims (12)

  1. 【第1項】
    一種透明導電基板，其包含：
    一玻璃基板；
    一第一薄膜層，係設置在該玻璃基板上，其中該第一薄膜層之折射率在波長為550nm時範圍為2.2至2.7，且該第一薄膜層之厚度之範圍為7.6至9.4nm；
    一第二薄膜層，係設置於該第一薄膜層上，其中該第二薄膜層之折射率在波長為550nm時範圍為1.4至1.5，且該第二薄膜層之厚度之範圍為37至46.2nm；以及
    一透明導電膜，係設置於該第二薄膜層上，其中該透明導電膜包含一透明導電材料，該透明導電材料之折射率在波長為550nm時範圍為1.8至2.0，且該透明導電膜之厚度之範圍為24至38.5nm。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述之透明導電基板，其中該第一薄膜層包含五氧化二鈮。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第1項所述之透明導電基板，其中該第二薄膜層包含二氧化矽。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第1項所述之透明導電基板，其中該透明導電材料包含銦錫氧化物。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第1項所述之透明導電基板，其中該透明導電膜包含該透明導電材料被移除之一圖樣區域、以及該透明導電材料不被移除之一非圖樣區域。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第5項所述之透明導電基板，其中該圖樣區域與該非圖樣區域之間在波長之範圍為400至700nm時，平均反射率之差異為1%或更小。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第1項所述之透明導電基板，其中該玻璃基板包含一可撓式玻璃。
  8. 【第8項】
    如申請專利範圍第1項所述之透明導電基板，其中該透明導電膜之片電阻為50Ω/□或更小。
  9. 【第9項】
    一種製造透明導電基板之方法，其包含：
    形成一第一薄膜層於一可撓式玻璃基板上，該第一薄膜層包含五氧化二鈮，且該第一薄膜層之厚度之範圍為7.6至9.4nm；
    形成一第二薄膜層於該第一薄膜層上，該第二薄膜層包含二氧化矽，且該第二薄膜層之厚度之範圍為37至46.2nm；以及
    形成一透明導電膜於該第二薄膜層上，該透明導電膜包含銦錫氧化物，且該透明導電膜之厚度之範圍為24至38.5nm，
    其中該第一薄膜層、該第二薄膜層及該透明導電膜係經由捲對捲濺鍍沉積所形成。
  10. 【第10項】
    如申請專利範圍第9項所述之方法，其進一步包含在形成該透明導電膜後，經由退火來結晶化該透明導電膜。
  11. 【第11項】
    如申請專利範圍第10項所述之方法，其進一步包含在形成該透明導電膜後及結晶化該透明導電膜前，圖樣化該透明導電膜為其中該透明導電膜被移除之一圖樣區域、以及其中該透明導電膜不被移除之一非圖樣區域。
  12. 【第12項】
    一種觸控面板，係包含如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之透明導電基板。
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