TWI541839B - A conductive thin film structure, and a conductive thin film structure - Google Patents

A conductive thin film structure, and a conductive thin film structure Download PDF

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TWI541839B TW103103264A TW103103264A TWI541839B TW I541839 B TWI541839 B TW I541839B TW 103103264 A TW103103264 A TW 103103264A TW 103103264 A TW103103264 A TW 103103264A TW I541839 B TWI541839 B TW I541839B
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Description

導電性薄膜結構體以及導電性薄膜結構體之製造方法
本發明係有關於一種導電性薄膜結構體，具備基板、形成於基板上的細線結構以及以被覆細線結構的方式形成於基板上的透明電極、以及該導電性薄膜結構體之製造方法。
近年來，利用太陽電池面板來供給電力的太陽光發電系統開始普及。特別是還有近來環境意保的高漲或政府補助金制度的推動，可預知今後一般家庭的使用及產業的使用上，對太陽光發電系統的需求皆會日益增加。
又，近年來，觸控面板經常大量地使用作為銀行自動提款機(ATM)、攜帶式資訊終端機、汽車導航系統(automotive navigation system)、多功能事務機(複合多功能印表機)等電子儀器的輸入裝置而多數被使用。觸控面板為依畫面上所顯示之影像進行操作的裝置，係作為對年長者等亦容易直接暸解的輸入裝置而日益普及。可預知今後對觸控面板的需求亦日益增加。觸控面板係與液晶面板、有機電致發光(EL)面板等顯示裝置組合而使用。
此外，在太陽電池面板方面，為了使太陽光有效地照射至產生電子的半導體基板上而使用有透明電極。此透明電極係使用例如錫摻雜氧化銦膜(ITO)等。在觸控面板、液晶面板、有機電致發光面板等(以下簡稱為「觸控面板等」)中，為了將顯示器(display)的影像顯示予操作者則亦使用有與太陽電池相同的透明電極。因此，在太陽電池面板及觸控面板等中，便會希望儘量增大透明電極的透明度(透光率)。另一方面，在太陽電池面板及觸控面板等中，倘若意欲達到夠低之電阻值則必須增加透明電極的膜厚，如此一來便會導致透光率減少或原料成本增加。因此，對使用於太陽電池面板或觸控面板等的透明電極而言，便不可欠缺兼具高透光性與低電阻值的技術。
關於此點，習知技術存有：將透明導電性薄膜形成於基板上之際，於兩者之間設置電阻值低的補助電極(例如參照專利文獻1)。
在專利文獻1之太陽電池用電極中，為了減小太陽電池用電極整體的電阻值而在基板上以濺鍍法(sputtering)形成補助電極。此處，補助電極係形成為網格幾何形狀，以防損及後續步驟中所形成之透明導電性薄膜的透明性。再者，對後續步驟中所形成之透明導電性薄膜亦實施與補助電極相同的濺鍍法。
【專利文獻1】日本特開2004-296669號公報
然而，如專利文獻1所述，當採用濺鍍法來形成網格幾何形狀的補助電極時，必須對基板預先實施合乎網格幾何形狀的遮蔽(mask)處理、或者於濺鍍後配合網格幾何形狀來進行蝕刻(etching)處理，因此便難以有效地製造太陽電池用電極。又，如專利文獻1所述，以濺鍍法將補助電極及透明導電性薄膜形成於基板上時，為了達到基板與補助電極及透明導電性薄膜的位置對準精度，則必須精確地進行遮蔽處理及蝕刻處理並要求豐富的經驗。
更且，濺鍍法係於減壓下使氬離子碰撞當作標靶(target)的電極材料，由此撞擊使被彈濺的電極材料附著於基板上而形成薄膜，惟在此種嚴峻的環境下將會限制可適用之基板的種類。並且，為了實施濺鍍法則需有氬氣供給源、高壓電源、真空腔室(vacuum chamber)、真空泵等大型裝置。因此，設備之成本及維護(maintenance)的負擔甚大。
如上述，在目前現況上：尚未開發可良好地維持基板與補助電極及透明導電性薄膜的位置對準精度，同時以高效率且低成本來製造的導電性薄膜結構體。本發明有鑑於所述問題點而開發，其目的在於提供一種相較於以往品質更為良好的導電性薄膜結構體。又，本發明之目的在於提供一種相較於以往能夠以高效率且低成本來實施之導電性薄膜結構體的製造方法。
用以解決上述課題，本發明之導電性薄膜結構體的特徵結構在於：一種導電性薄膜結構體，其具備：基板；細線結構，形成於所述基板上；以及透明電極，以被覆所述細線結構的方式形成於所述基板上，所述細線結構及所述透明電極藉由使用凹版滾筒與平版滾筒於所述基板上進行凹版膠印法來連續形成，所述平版滾筒則以毛布(毯)覆材被覆其表面。
如同在先前技術之項目所說明，由於習知導電性薄膜結構體係以濺鍍法來製造，因而難以有效率地進行製造，並且難以達到基板與細線結構(補助電極)及透明電極(透明導電性薄膜)的位置對準精度。又，因基板的種類受限且需要大型設備而成為成本高的原因。
就此點而言，本結構之導電性薄膜結構體係使用凹版滾筒、及以毛布覆材被覆其表面的平版滾筒進行凹版膠印法，於基板上連續形成細線結構、與被覆該細線結構的透明電極。此凹版膠印法因可以高速藉由凹版滾筒及平版滾筒的旋轉來實施，因此能夠有效地將細線結構與透明電極形成於基板上。又，凹版滾筒及平版滾筒因可容易進行機械式調整且可精確地使其旋轉，因而能夠顯示出良好的基板與細線結構及透明電極的位置對準精度。
更且，在本結構中亦因不需要如習知濺鍍法之高額的大型設備，因此可適用之基板種類便甚為廣泛，並能夠降低導電性薄膜結構體的製造成本。又，相較於習知濺鍍法，其亦具有所謂可減少所使用之能源的用量且不需要洗淨水之優點。
就本發明相關之導電性薄膜結構體而言，較佳設定成所述細線結構具有10μm以下的線寬，且所述毛布覆材之厚度為3mm以上、橡膠(優力膠)蕭氏硬度(gum Shore hardness)為20以下。
如本結構之導電性薄膜結構體，係將被覆平版滾筒表面的毛布覆材設定成厚度為3mm以上、橡膠蕭氏硬度為20以下，藉此可有效且確實地形成具有10μm以下之線寬的精細細線結構。
就本發明相關的導電性薄膜結構體而言，其較佳作為太陽電池面板、觸控面板、液晶面板或有機電致發光面板的部件來使用。
如本結構的導電性薄膜結構體，由於能夠以高效率與低成本來 提供兼具高透光率與低電阻值的高品質導電性薄膜結構體，因此能夠適宜作為可預知今後對其需求將日益增加的太陽電池面板、觸控面板、液晶面板或有機電致發光面板的部件來使用。
用以解決所述課題之本發明之導電性薄膜結構體的製造方法 的特徵結構在於：一種導電性薄膜結構體的製造方法，其包含：細線結構形成步驟，將細線結構形成於基板上；以及透明電極形成步驟，將被覆所述細線結構的透明電極形成於形成有所述細線結構的基板上，所述細線結構及所述透明電極係藉由使用凹版滾筒與平版滾筒於所述基板上進行凹版膠印法來連續形成，所述平版滾筒則以毛布覆材被覆其表面。
本結構之導電性薄膜結構體之製造方法，係能夠產生與上述導 電性薄膜結構體實質上相同的作用效果。即，本結構之導電性薄膜結構體之製造方法係使用凹版滾筒及以毛布覆材被覆其表面的平版滾筒進行凹版膠印法，於基板上連續形成細線結構及被覆該細線結構的透明電極。此凹版膠印法因可以高速藉由凹版滾筒及平版滾筒的旋轉來實施，因此能夠有效地將細線結構與透明電極形成於基板上。又，凹版滾筒及平版滾筒因可容易進行機械式調整且可精確地使其旋轉，因而能夠顯示出良好的基板與細線結構及透明電極的位置對準精度。
更且，在本結構中亦因不需要如習知濺鍍法之高額的大型設 備，因此可適用之基板的種類便甚為廣泛，並能夠降低導電性薄膜結構體的製造成本。又，相較於習知濺鍍法，其亦具有所謂可減少所使用之能源的用量且不需要洗淨水之優點。
在本發明相關之導電性薄膜結構體的製造方法中，較佳設定成 所述細線結構具有10μm以下的線寬，且所述毛布覆材之厚度為3mm以上、橡膠蕭氏硬度為20以下。
本結構之導電性薄膜結構體的製造方法可產生與上述導電性 薄膜結構體實質上相同的作用效果。即，本結構之導電性薄膜結構體的製造方法係將被覆平版滾筒表面的毛布覆材設定成厚度為3mm以上、橡膠蕭氏硬度為20以下，藉此可有效且確實地形成具有10μm以下之線寬的精細細線結構。
1‧‧‧基板
2‧‧‧細線結構
3‧‧‧透明電極
5‧‧‧導電性薄膜結構體
10‧‧‧皮帶輸送單元
11‧‧‧驅動滾輪
12‧‧‧從動滾輪
13‧‧‧皮帶
20‧‧‧細線結構形成單元
21‧‧‧凹版滾筒
21a‧‧‧凹版
21b‧‧‧刮刀
22‧‧‧平版滾筒
22a‧‧‧毛布覆材
23‧‧‧壓接滾筒
24‧‧‧滾輪圓筒
30‧‧‧透明電極形成單元
31‧‧‧凹版滾筒
31a‧‧‧凹版
31b‧‧‧刮刀
32‧‧‧平版滾筒
32a‧‧‧毛布覆材
33‧‧‧壓接滾筒
34‧‧‧滾輪圓筒
100‧‧‧導電性薄膜結構體之製造裝置
圖1為用以實施本發明導電性薄膜結構體之製造方法的導電性薄膜結構體之製造裝置的示意圖；以及圖2為舉例說明本發明導電性薄膜結構體之結構的立體圖。
以下，針對本發明的實施方式進行說明。首先，參照圖1同時對本發明之導電性薄膜結構體的製造方法進行說明，其次，參照圖2同時對本發明的導電性薄膜結構體進行說明。惟，本發明並未意圖限定於以下所說明的實施方式或附圖所記載的結構，亦包含與這些均等的結構。
〔導電性薄膜結構體之製造方法〕
圖1為用以實施本發明導電性薄膜結構體之製造方法的導電性薄膜結構體之製造裝置100的示意圖(典型重點示意圖)。導電性薄膜結構體之製造裝置100係具備皮帶輸送單元10、細線結構形成單元20以及透明電極形成單元30。
皮帶輸送單元10具備有：由馬達驅動的驅動滾輪11、與驅動滾輪11配置成一組的從動滾輪12、以及連接驅動滾輪11與從動滾輪12的皮帶13。圖1中，驅動滾輪11及從動滾輪12係以順時針方向旋轉，因此，皮帶13上所承載的基板1如圖示由左向右的方向移動。
細線結構形成單元20之主要結構要素係具備凹版滾筒21及平版滾筒22。凹版滾筒21為金屬製筒體，在該筒體的表面上形成有構成細線結構形體模型之凹版21a。而後，將由原料供給源所供給(未圖示)之作為細線結構材料的導電糊(conductive paste)填充於該凹版21a中。從凹版21a所露出之多餘的導電糊則藉由刮刀(blade)21b刮除。
平版滾筒22係與凹版滾筒21同樣由金屬製筒體構成，其表面以毛布覆材22a被覆。平版滾筒22的毛布覆材22a係與凹版滾筒21相接，藉此使凹版滾筒21的凹版21a中所填充的導電糊轉印至平版滾筒22之毛 布覆材22a的表面上。並且，將已轉印的導電糊印刷於由皮帶輸送單元10運送來的基板1的表面上。進行印刷之際，係使基板1夾持於平版滾筒22與壓接滾筒23間而壓接。特別是當基板1為硬質基板時，藉由進行此壓接步驟便可在基板1的表面上確實地實施平版印刷。依此方式，即可實行本發明的「細線結構形成步驟」。對基板1進行導電糊的印刷後，使平版滾筒22與金屬製的滾輪圓筒(roller cylinder)24壓接，即可精確地去除毛布覆材22a表面上所殘留的導電糊。
透明電極形成單元30具有與細線結構形成單元20實質上相同 的結構。即，透明電極形成單元30的主要結構要素係具備：由表面上具有凹版31a的金屬製筒體構成的凹版滾筒31、以及由金屬製筒體構成且其表面被覆有毛布覆材32a的平版滾筒32。首先，將由原料供給源所供給(未圖示)的透明電極材料(例如錫摻雜氧化銦)填充於凹版滾筒32表面的凹版31a中，並使凹版31a中所填充的透明電極材料轉印至平版滾筒32之毛布覆材32a的表面上。然後，將已轉印的透明電極材料印刷於由皮帶輸送單元10運送來的基板1的表面上。此處，基板1上已藉由細線結構形成單元20而印刷有細線結構2。依此方式，從細線結構2的上方進行透明電極材料的印刷。進行印刷之際，係使基板1夾持於平版滾筒32與壓接滾筒33間而壓接，藉此於基板1上形成細線結構2與被覆該細線結構2的透明電極3。如此一來，即可實行本發明的「透明電極形成步驟」。 於透明電極形成步驟之後，可視需求進行乾燥步驟或加熱步驟。又，對基板1進行透明電極材料的印刷後，使平版滾筒32與金屬製滾輪圓筒34壓接，即可精確地去除毛布覆材32a表面上所殘留的透明電極材料。
根據本發明的製造裝置100，藉由使用凹版滾筒21、31以及 平版滾筒22、32於基板1上進行凹版膠印法，即可將細線結構2及透明電極3連續形成於該基板1上。在該凹版膠印法中，透過以高速使凹版滾筒21、31以及平版滾筒22、32旋轉，即可將細線結構2及透明電極3效率佳地連續形成於基板1上。又，凹版滾筒21、31以及平版滾筒22、32因可容易進行機械式調整且可精確地使其旋轉，因而可以顯示出良好的基板1與細線結構2及透明電極3的位置對準精度。例如，即便是細線結構2線寬為10μm以下的精細配線，仍可對該精細配線將透明電極3印刷於 確切的位置處。更且，本發明採用凹版膠印法的方法因亦不需要如習知濺鍍法之高額的大型設備，因此可適用之基板的種類便甚為廣泛，能夠降低適宜作為太陽電池面板、觸控面板、液晶面板或有機電致發光面板等之部件的導電性薄膜結構體的製造成本。再者，與習知濺鍍法相比，其亦具有所謂可減少所使用之能源的用量且不需要洗淨水之優點。
當製造導電性薄膜結構體之時，細線結構形成單元20當中， 較佳將被覆平版滾筒22表面的毛布覆材22a設定成厚度為3mm以上、橡膠蕭氏硬度為20以下，藉此可將細線結構2之線寬精細化至10μm以下，同時可穩定地持續進行印刷。若毛布覆材22a的厚度為3mm以下時，則導電糊便會滲入至毛布覆材22a而容易於早期達到飽和點，會有導致平版滾筒22的維護頻率增加、導電性薄膜結構體的生產效率下降之虞。在本發明的場合中，毛布覆材22a厚度的上限值較佳為30mm以下。假使毛布覆材之厚度超過30mm，則會發生由重量增加所引起之毛布覆材的變形，而會有印刷時位置對準精度降低之虞。橡膠蕭氏硬度的下限值為2。若橡膠蕭氏硬度低於2則毛布覆材便呈現凝膠(gel)狀，結果會有平版滾筒22之滾筒形狀變形之虞。只要在本發明的範圍內，即可有效且確實地形成高品質之細線結構2。
透明電極形成單元30當中，較佳亦對被覆平版滾筒32表面的 毛布覆材32a，設定成與細線結構形成單元20之毛布覆材22a相同的條件。藉此，可極力減薄透明電極3之厚度的同時確實地被覆細線結構2，其結果為能夠有效且確實地形成高品質的透明電極3。
作為可使用於毛布覆材22a、32a之材料，係可採用例如矽氧 樹脂(silicone resin)、氟樹脂、胺基甲酸酯系(urethane)樹脂、合成橡膠、天然橡膠等彈性材料。特別是矽氧樹脂由於其耐久性、耐油性較高，更且具有充分的彈性與適當的剛性(硬度)，故對硬質基板進行凹版膠印法時特佳。本實施方式中所使用的毛布覆材係為Wacker-Chemie公司製之兩液加成反應硬化型的液狀矽氧橡膠「ELASTOSIL(註冊商標)」。
〔導電性薄膜結構體〕
圖2為舉例說明本發明導電性薄膜結構體5之結構的立體圖。導電性薄膜結構體5係透過所述導電性薄膜結構體5的製造方法而製造。 導電性薄膜結構體5具備：基板1；形成於該基板1上的細線結構2；以及以被覆該細線結構2的方式形成於基板1上的透明電極3。基板1既可為硬質基板(例如金屬、玻璃、硬質樹脂等)，也可為軟質基板(例如橡膠、木材、軟質樹脂等)。
細線結構2及透明電極3係藉由使用所述凹版滾筒21、31以 及平版滾筒22、32於基板1上進行凹版膠印法來連續形成。於此，平版滾筒22、32係各自以毛布覆材22a、32a被覆其表面。較佳將毛布覆材22a、32a設定成厚度為3mm以上、橡膠蕭氏硬度為20以下，藉此即易於將細線結構2之線寬精細化至10μm以下。又，可有效且確實地形成此種精細的細線結構2，並且能夠以高位置對準精度將透明電極3有效且確實地形成於細線結構2上。再者，本發明之導電性薄膜結構體5為兼具高透光率與低電阻值的高品質導電性薄膜結構體，可特佳用作太陽電池面板、觸控面板、液晶面板或有機電致發光面板的部件。
〔其他實施方式〕
<1>所述實施方式中，業已對在基板1上形成細線結構2及透明電極3之雙層結構的導電性薄膜結構體5進行了說明。惟，若採用本發明之技術構想，則亦可製造例如於細線結構上積層多層透明電極層等之三層結構以上的導電性薄膜結構體。此時，只要在導電性薄膜結構體的製造裝置中，對應積層數而追加由凹版滾筒及平版滾筒構成的凹版膠印單元即可。
<2>所述實施方式中，藉由凹版膠印法形成有細線結構2及透明電極3兩者。惟，當僅要求細線結構2相對於基板1的位置對準精度時，仍可藉由凹版膠印法形成細線結構2，而透明電極3則可採用其他方法來形成。
【產業上之可利用性】
如上所述，本發明的導電性薄膜結構體5、以及導電性薄膜結構體5之製造方法，如上述般，能夠適當利用於可預知未來將日益增加需求的太陽電池面板、觸控面板、液晶面板或有機電致發光面板的部件及該部件的製造方法。
1‧‧‧基板
2‧‧‧細線結構
3‧‧‧透明電極
10‧‧‧皮帶輸送單元
11‧‧‧驅動滾輪
12‧‧‧從動滾輪
13‧‧‧皮帶
20‧‧‧細線結構形成單元
21‧‧‧凹版滾筒
21a‧‧‧凹版
21b‧‧‧刮刀
22‧‧‧平版滾筒
22a‧‧‧毛布覆材
23‧‧‧壓接滾筒
24‧‧‧滾輪圓筒
30‧‧‧透明電極形成單元
31‧‧‧凹版滾筒
31a‧‧‧凹版
31b‧‧‧刮刀
32‧‧‧平版滾筒
32a‧‧‧毛布覆材
33‧‧‧壓接滾筒
34‧‧‧滾輪圓筒
100‧‧‧導電性薄膜結構體之製造裝置

Claims (8)

  1. 一種導電性薄膜結構體之製造裝置，包括：細線結構形成單元，其藉由凹版膠印法進行印刷而在基板上形成細線結構；以及透明電極形成單元，其藉由凹版膠印法進行印刷而在形成有所述細線結構之基板上，形成透明電極，以被覆所述細線結構，其中，所述細線結構及所述透明電極係藉由所述細線結構單元及所述透明電極形成單元而連續形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導電性薄膜結構體之製造裝置，其中，所述透明電極形成單元係用以形成所述透明電極，以被覆所述細線結構及所述基板。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之導電性薄膜結構體之製造裝置，其中，該裝置更包括皮帶輸送單元，其係將形成有所述細線結構的所述基板由所述細線結構形成單元搬運到所述透明電極形成單元。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之導電性薄膜結構體之製造裝置，其中，所述細線結構形成單元包括第一平版滾筒，該第一平版滾筒係以第一毛布覆材被覆其表面；所述透明電極形成單元包括第二平版滾筒，所述第二平版滾筒係以第二毛布覆材被覆其表面；所述細線結構具有10μm以下之線寬；所述第一毛布覆材的厚度設定成3mm以上，橡膠蕭氏硬度設定成20以下；以及所述第二毛布覆材的厚度設定成3mm以上，橡膠蕭氏硬度設定成20以下。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之導電性薄膜結構體之製造裝置，其中，所述第一毛布覆材的厚度為30mm以下，且所述第二毛布覆材的厚度為30mm以下。
  6. 如申請專利範圍第5項所述導電性薄膜結構體之製造裝置，其中，所述第一毛布覆材的橡膠蕭氏硬度之下限值為2，且所述第二毛布覆材的橡膠蕭氏硬度之下限值為2。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之導電性薄膜結構體之製造裝置，其中，所述細線結構形成單元更包括：第一凹版滾筒，其填充有導電糊；第一平版滾筒，係經由所述第一凹版滾筒而轉印有所述導電糊，並將所述導電糊印刷於所述基板的表面上；以及第一壓接滾筒，其中所述基板係夾持於所述第一平版滾筒與所述第一壓接滾筒之間而壓接；以及其中，所述透明電極形成單元係包括：第二凹版滾筒，其填充有透明電材材料；第二平版滾筒，係經由所述第二凹版滾筒而轉印有所述透明電極材料，並將所述透明電極材料印刷於所述基板的表面上；以及第二壓接滾筒，其中所述基板係夾持於所述第二平版滾筒與所述第二壓接滾筒之間而壓接。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之導電性薄膜結構體之製造裝置，其中所述細線結構形成單元更包括：第一滾輪圓筒，係壓接於第一平版滾筒；所述第一平版滾筒，係以第一毛布覆材被覆於其表面；所述第一滾輪圓筒，係將第一毛布覆材表面上所殘留的所述導電糊去除； 所述透明電極形成單元更包括：第二滾輪圓筒，其壓接於所述第二平版滾筒；所述第二平版滾筒，係以第二毛布覆材被覆於其表面；以及所述第二滾輪圓筒，係將所述第二毛布覆材表面上所殘留的所述透明電極材料去除。
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