TWI590260B - 奈米級導電薄膜的製作方法與具有該奈米級導電薄膜的觸控裝置 - Google Patents

奈米級導電薄膜的製作方法與具有該奈米級導電薄膜的觸控裝置 Download PDF

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張恩嘉
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    • H01L21/321—After treatment

Description

奈米級導電薄膜的製作方法與具有該奈米級導電薄膜的觸控裝置
本發明係有關導電薄膜，特別是關於奈米級導電薄膜的製作方法與具有該奈米級導電薄膜的觸控裝置。
觸控面板(touch panel)或觸控螢幕(touch screen)逐漸普遍應用於電子裝置中，特別是可攜式或手持式電子裝置，例如個人數位助理(PDA)或行動電話。在許多觸控面板中，氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)仍為主要之透明導電材料。無論是因為ITO導電薄膜有缺點(例如質脆、不可撓性)或是想降低成本，尋求ITO導電薄膜的替代材料一直是觸控產業重要的發展項目之一。奈米級導電薄膜，例如奈米銀(silver nanowire；SNW)透明導電薄膜，因具備優異的導電性與光學穿透率且深具成本上的優勢，遂成為取代ITO導電薄膜的選項之一。
在某些現有的製程中，係使用濕蝕刻來界定奈米銀透明導電薄膜的電氣特性。奈米銀透明導電薄膜具有一保護層，用以固定奈米銀塗層於基板上，並且保護奈米銀塗層使其不易於與空氣中的環境分子發生氧化或硫化。然而也因保護層之故，使蝕刻液與奈米銀接觸的可能明顯降低，從而造成蝕刻不均、蝕刻困難及蝕刻前後霧度變化過大等情形。又，蝕刻製程後， 因蝕刻液有殘留於材料之中的可能，會造成後續奈米銀透明導電薄膜的電性持續性的損耗。
此外，在某些現有的製程中係以乾蝕刻來界定奈米銀透明導電 薄膜的電氣特性，例如在真空條件下以粒子撞擊來蝕刻奈米銀透明導電薄膜。然而此等乾蝕刻製程無法有效保留保護層，使奈米銀透明導電薄膜的電氣特性蒙受較大之風險。
經上述說明可知，如何有效改變奈米級導電薄膜的電氣特性， 並同時維持其光學穿透率或霧度等光學特性，是此技術領域的相關技術人員所需探討的課題。
有鑑於此，本發明的目的之一在於提出一奈米級導電薄膜的製作方法，能達到有效的蝕刻效果以界定出奈米級導電薄膜的電氣特性，並且有效降低保護層的損耗而維持奈米級導電薄膜的光學特性。另外，本發明的奈米級導電薄膜的製作方法與某些現有的製程相比較，可大幅縮短製程時間。又，依本發明的製作方法所備製的奈米級導電薄膜因蝕刻處理前後光學表現無明顯改變，具有較高的潛力將線路隱藏而提升光學品味。
本發明的實施例提供一種製作奈米級導電薄膜的方法，包含：提供一奈米基材，該奈米基材具有一基板、位於該基板之一側的一第一保護層以及疊層於該基板與該第一保護層之間的一第一奈米材料層；形成一第一圖案化絕緣層於該第一保護層上，該第一圖案化絕緣層暴露出部分該第一保護層，該第一奈米材料層劃分為由該第一圖案化絕緣層所遮罩之多個第一區域以及未由該第一圖案化絕緣層所遮罩之多個第二區域；以及於一電流產生系統中以該第一圖案化絕緣層為罩幕蝕刻該奈米基材，使該第一奈米材料層 中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。
本發明的實施例中，該第一奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
本發明的實施例中，其中蝕刻具有該第一圖案化絕緣層之奈米基材包含通入空氣、氮氣或其組合以做為反應氣體。
本發明的實施例中，該電流產生系統包含一介電質放電電流產生系統與一電弧噴射式電流產生系統兩者之一。
本發明的實施例中，該第一奈米材料層包含奈米銀線。
本發明的實施例中，該第一圖案化絕緣層包含光學特性與該第一奈米材料層相匹配之材料。
本發明的實施例中，該奈米基材另具有位於該基板之另一側的一第二保護層以及疊層於該基板與該第二保護層之間的一第二奈米材料層，該方法另包含：形成一第二圖案化絕緣層於該第二保護層上，該第二圖案化絕緣層暴露出部分該第二保護層，該第二奈米材料層劃分為由該第二圖案化絕緣層所遮罩之多個第一區域以及未由該第二圖案化絕緣層所遮罩之多個第二區域；以及於一電流產生系統中蝕刻具有該第二圖案化絕緣層之奈米基材，使該第二奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。
本發明的實施例中，該第二奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
本發明的實施例亦提供一種製作奈米級導電薄膜的方法，包含：提供一奈米基材，該奈米基材具有一基板、位於該基板之一側的一第一保護層以及疊層於該基板與該第一保護層之間的一第一奈米材料層，該第一 奈米材料層劃分為多個第一區域以及多個第二區域；以及於一電弧噴射式電流產生系統中，蝕刻該奈米基材中該第一奈米材料層之該等第二區域，使該第一奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。
本發明的實施例中，該第一奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
本發明的實施例中，其中蝕刻該奈米基材包含通入空氣、氮氣或其組合以做為反應氣體。
本發明的實施例中，該第一奈米材料層包含奈米銀線。
本發明的實施例中，該第一圖案化絕緣層包含光學特性與該第一奈米材料層相匹配之材料。
本發明的實施例中，該奈米基材另具有位於該基板之另一側的一第二保護層以及疊層於該基板與該第二保護層之間的一第二奈米材料層，該第二奈米材料層劃分為多個第一區域以及多個第二區域，該方法另包含：於一噴射式電流產生系統中，依據該第二奈米材料層之該等第二區域蝕刻該奈米基材，使該第二奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。
本發明的實施例中，該第二奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
本發明的實施例亦提供一種觸控顯示裝置，包含：一透明基板，具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面與該第二表面位於該透明基板之相反側；一顯示模組，位於該透明基板之第一表面側；以及一第一感測電極層，位於該透明基板與該顯示模組之間，該第一感測電極層包含一第 一奈米材料層，該第一奈米材料層具有多個第一區域與多個第二區域，該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，且該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
本發明的實施例中，該第一感測電極層設置於該透明基板之第 一表面上，且該等第一區域包含間隔排列的第一感測電極與第二感測電極。
本發明的實施例中，另包括一第一承載板，用以承載該第一感 測電極層於該透明基板與該顯示模組之間，且該等第一區域包含間隔排列的第一感測電極與第二感測電極。
在本發明之實施例中，另包括一第一承載板與一第二感測電極 層，該第一承載板位於該透明基板與該顯示模組之間，其中該第一感測電極層設置於該第一承載板之一第一表面上，該第二感測電極層設置於該第一承載板之一第二表面上，該第一表面與該第二表面位於該第一承載板之相反側。
在本發明之實施例中，該第二感測電極層包含一第二奈米材料 層，該第二奈米材料層具有多個第一區域與多個第二區域，該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，且該第二奈米材料層之該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
在本發明之實施例中，該第一感測電極層之該等第一區域包含 沿一第一方向排列的第一感測電極，而該第二感測電極層之該等第一區域包含沿一第二方向排列的第二感測電極。
在本發明之實施例中，另包括一第一承載板與一第二感測電極 層，該第一承載板位於該透明基板與該顯示模組之間，其中該第一感測電極層設置於該透明基板之第一表面上，該第二感測電極層位於該第一感測電極層與該第一承載板之間且設置於該第一承載板上。
在本發明之實施例中，該第二感測電極層包含一第二奈米材料 層，該第二奈米材料層具有多個第一區域與多個第二區域，該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，且該第二奈米材料層之該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
在本發明之實施例中，該第一感測電極層之該等第一區域包含 沿一第一方向排列的第一感測電極，而該第二感測電極層之該等第一區域包含沿一第二方向排列的第二感測電極。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本發明之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多元件可以不同之結構實施或以其它相同功能的結構予以取代，或者採用其組合。
10‧‧‧奈米基材
11‧‧‧基板
12‧‧‧第一奈米材料層
13‧‧‧第一保護層
14‧‧‧第一圖案化絕緣層
15‧‧‧電流產生系統
16‧‧‧電極
17‧‧‧噴頭
20‧‧‧奈米級導電薄膜
22‧‧‧第二奈米材料層
23‧‧‧第二保護層
24‧‧‧第二圖案化絕緣層
25‧‧‧電流產生系統
26‧‧‧電極
27‧‧‧噴頭
28‧‧‧奈米基材
30‧‧‧奈米級導電薄膜
40‧‧‧奈米級導電薄膜
50‧‧‧奈米級導電薄膜
60‧‧‧觸控面板
66‧‧‧顯示模組
70‧‧‧觸控面板
71‧‧‧透明基板
72‧‧‧第一承載板
73‧‧‧第二承載板
75‧‧‧遮蔽層
80‧‧‧觸控面板
81‧‧‧第一黏著層
82‧‧‧第二黏著層
83‧‧‧第三黏著層
90‧‧‧觸控面板
91‧‧‧第一感測電極層
92‧‧‧第二感測電極層
100‧‧‧觸控面板
110‧‧‧觸控顯示裝置
120‧‧‧觸控顯示裝置
121‧‧‧第一區域
122‧‧‧第二區域
130‧‧‧觸控顯示裝置
140‧‧‧觸控顯示裝置
150‧‧‧觸控顯示裝置
221‧‧‧第一區域
222‧‧‧第二區域
321‧‧‧第一區域
322‧‧‧第二區域
421‧‧‧第一區域
422‧‧‧第二區域
711‧‧‧第一表面
712‧‧‧第二表面
本發明之前揭摘要以及下文之詳細說明在伴隨各圖式來閱讀時當可更容易瞭解。為達本發明之說明目的，各圖式裏圖繪有現屬較佳之各具體實施例。然而本發明並不限於所繪之精確排置方式及設備裝置，此點應可理解。
圖1A~1D所示為根據本發明之一實施例，奈米級導電薄膜的製 作方法示意圖；圖2A~2D所示為根據本發明之實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖；圖3A~3D所示為根據本發明之另一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖；圖4A與4B所示為根據本發明之又一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖；圖5A與5B所示為根據本發明之再一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖；圖6A與6B所示為根據本發明之一實施例，奈米級導電薄膜蝕刻前的放大圖像；圖7A與7B所示分別為根據本發明一實施例之製作方法與一先前技術方法所備製之奈米級導電薄膜的放大圖像；圖7C與7D所示分別為圖7A與7B的進一步放大圖像；圖8A所示為根據本發明一實施例之製作方法所備製之奈米級導電薄膜的放大圖像；圖8B所示為根據本發明一實施例之製作方法所備製之奈米級導電薄膜其蝕刻前、後的霧度值；圖9A與9B所示為根據先前技術方法所備製之奈米級導電薄膜的光學表現示意圖；圖10A與10B所示為根據本發明一實施例之製作方法所備製之 奈米級導電薄膜的光學表現示意圖；圖11所示為根據本發明之一實施例，觸控顯示裝置的剖面示意圖；圖12所示為根據本發明之另一實施例，觸控顯示裝置的剖面示意圖；圖13所示為根據本發明之又一實施例，觸控顯示裝置的剖面示意圖；圖14所示為根據本發明之一實施例，觸控顯示裝置的剖面示意圖；以及圖15所示為根據本發明之又一實施例，觸控顯示裝置的剖面示意圖。
圖1A~1D所示為根據本發明之一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖。請參照圖1A，本實施例之製作方法係先提供一奈米基材10。奈米基材10具有一基板11、位於基板11之一側的一第一保護層13以及疊層於基板11與第一保護層13之間的一第一奈米材料層12。在本發明之一實施例中，基板11可選自軟性、透光之材料如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，而第一保護層13則可選用有機、多孔之材質。又，第一奈米材料層12包含奈米銀線，藉由奈米化使線徑降至100奈米(nm)以下成為線材網格結構，例如200微米(um)長、50nm線徑，使其長寬比約為4000。由於銀具有優越的導電性，比氧化銦錫(ITO)高出100倍以上，因此提供比ITO更快的反應速度。透過控制奈米銀線的分布密度，穿透率可達92%以上，使達成穿透率高且導電通路 的功效。在本發明之其他實施例中，第一奈米材料層12包含金(Au)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銅(Cu)、鎳(Ni)等金屬之一或其他適合之奈米線材。
請參照圖1B，於第一保護層13上例如以塗佈方式形成一絕緣層，並藉由印刷、顯影、轉印以形成一第一圖案化絕緣層14。第一圖案化絕緣層14暴露出部分之第一保護層13，而使第一奈米材料層12劃分為由第一圖案化絕緣層14所遮罩之多個第一區域121以及未由第一圖案化絕緣層14所遮罩之多個第二區域122。在本發明之一實施例中，第一圖案化絕緣層14之材料包含聚醯亞胺(polyimide；PI)。在本發明之另一實施例中，第一圖案化絕緣層14包含光學特性與第一奈米材料層12相匹配之材料。就光學特性而言，第一圖案化絕緣層14之光折射率為1.7~1.8。此外，第一圖案化絕緣層14可為有機材質，且其光折射率為1.4~1.5。
請參照圖1C，於一電流產生系統(current generation system)15中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕予以蝕刻奈米基材10，使第一奈米材料層12中該等第一區域121之間以該等第二區域122電性隔離。在本發明之一實施例中，電流產生系統15包含一介電質放電電流產生系統或一電弧噴射式(arc jet)電流產生系統。
電流產生系統是一種把高電壓，例如大於6000伏特(V)之電壓，加在特殊設計的電極上，並通入適量的空氣(clean dry air；CDA)或氮氣(N2)做為反應氣體，利用高電壓放電的原理而產生電流的一種機制。相較於過去的真空式粒子撞擊系統，電流產生系統因不需真空腔體，故可大幅縮短製程時間，同時也降低成本。也因為在大氣環境中，電流會受到空氣中分子的阻礙而縮短了平均自由路徑，故蝕刻效果將非常有限，例如僅處理表面不純物(particle)，無法對蝕刻對象之材料結構產生全面地破壞，所以能將第一保護層 13的傷害降至最低。另外，第一奈米材料層12中之奈米金屬線，例如奈米銀線，會因高電壓之能量而使外層電子不穩定，又因伴隨熱之產生，進而使奈米金屬線斷裂。由於空氣中的電流會往電阻較低的方向流動，因此未被第一圖案化絕緣層14所遮蔽的第二區域122的奈米銀結構會被電流破壞而失去導電性，但第一區域121的奈米銀結構受到第一圖案化絕緣層14的遮蔽不會被電流所破壞保持原有的導電性。因此第一圖案化絕緣層14可以是任意絕緣材料。本發明實施例的方法能達到有效的蝕刻效果以界定出第一奈米材料層12的電氣特性，使第一區域121保持導電性並使第二區域122喪失導電性。另外可有效降低第一保護層13的損耗而維持奈米基材10的光學特性。
請參照圖1D，將第一圖案化絕緣層14予以移除而達成一奈米級導電薄膜20。然而在本發明之一實施例中，由於第一圖案化絕緣層14包含光學特性與第一奈米材料層12相匹配之材料，因此無需移除第一圖案化絕緣層14，如此可降低該移除過程所可能傷害第一保護層13之風險。奈米級導電薄膜20可做為觸控顯示裝置之感測電極層。
圖2A~2D所示為根據本發明之實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖。請參照圖2A，係於奈米基材10之第一保護層13上例如以塗佈方式形成一絕緣層，並藉由印刷、顯影、轉印以形成一第一圖案化絕緣層14。在本實施例中，第一圖案化絕緣層14包含多個長條形、彼此相間隔之絕緣體。然而在本發明之其他實施例中，第一圖案化絕緣層14之絕緣體可為其他適合之形狀，例如以楔形圖案排列之三角形或梯形。
請參照圖2B，於一電流產生系統15中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕予以蝕刻第一奈米材料層12。在本實施例中，係於一介電質放電電流產生系統中，在電極16作用下沿一預定方向(如箭頭所示)蝕刻第一奈米材 料層12。然而在本發明之另一實施例中，請參照圖2C，係於一電弧噴射式(arc jet)電流產生系統中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕，利用一噴頭17沿一預定路徑(如箭頭所示)蝕刻第一奈米材料層12。
請參照圖2D，將第一圖案化絕緣層14予以移除而達成一奈米級導電薄膜20。然而在本發明之一實施例中，由於第一圖案化絕緣層14包含光學特性與第一奈米材料層12相匹配之材料，因此無需移除第一圖案化絕緣層14，如此可降低該移除過程所可能傷害第一保護層13之風險。奈米級導電薄膜20之第一奈米材料層12劃分為多個第一區域121以及多個第二區域122。第一區域121在圖2B或圖2C之蝕刻過程中由第一圖案化絕緣層14所遮罩，而第二區域122則未由第一圖案化絕緣層14所遮罩，使得蝕刻後第一奈米材料層12中該等第一區域121之間以該等第二區域122電性隔離。
圖3A~3D所示為根據本發明之另一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖。請參照圖3A，本實施例之製作方法係先提供一奈米基材28。奈米基材28具有一基板11、位於基板11之一側的一第一保護層13、疊層於基板11與第一保護層13之間的一第一奈米材料層12、位於基板11之另一側的一第二保護層23以及疊層於基板11與第二保護層23之間的一第二奈米材料層22。在本發明之一實施例中，第二保護層23與第二奈米材料層22之材質與結構分別相同於或類似於第一保護層13與第一奈米材料層12，在此不另贅敘。
其後，於奈米基材28之第一保護層13與第二保護層23上例如以塗佈方式形成一絕緣層，並藉由印刷、顯影、轉印以分別形成第一圖案化絕緣層14於第一保護層13上以及一第二圖案化絕緣層24於第二保護層23上。在本發明之一實施例中，第二圖案化絕緣層24之材質與光學特性相同於 或類似於第一圖案化絕緣層14，在此不另贅敘。
請參照圖3B，於一電流產生系統15中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕予以蝕刻第一奈米材料層12，並同時於另一電流產生系統25中，例如一介電質放電電流產生系統，以第二圖案化絕緣層24為罩幕予以蝕刻第二奈米材料層22。在本實施例中，係於電極16與26作用下沿一預定方向(如箭頭所示)分別蝕刻第一奈米材料層12與第二奈米材料層22。在某些實施例中，電極16與26的移動方向也可以不同或不相應。
在本發明之其他實施例中，係於電流產生系統15中，在電極16作用下以第一圖案化絕緣層14為罩幕先予以蝕刻第一奈米材料層12，之後於相同之電流產生系統15中，在電極16作用下以第二圖案化絕緣層24為罩幕予以蝕刻第二奈米材料層22。
同理，亦可於電流產生系統25中，在電極26作用下以第二圖案化絕緣層24為罩幕先予以蝕刻第二奈米材料層22，之後於相同之電流產生系統25中，在電極26作用下以第一圖案化絕緣層14為罩幕予以蝕刻第一奈米材料層12。
在本發明之另一實施例中，請參照圖3C，係於一電弧噴射式(arc jet)電流產生系統中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕，利用噴頭17沿一預定路徑(如箭頭所示)蝕刻第一奈米材料層12，並同時於另一電弧噴射式電流產生系統中，以第二圖案化絕緣層24為罩幕，利用噴頭27沿一預定路徑蝕刻第二奈米材料層22。
在本發明之其他實施例中，係於一電弧噴射式電流產生系統中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕，利用噴頭17沿一預定路徑先蝕刻第一奈米材料層12，之後於相同之電弧噴射式電流產生系統中，以第二圖案化絕 緣層24為罩幕，利用噴頭17沿一預定路徑蝕刻第二奈米材料層22。
同理，亦可於一電弧噴射式電流產生系統中，以第二圖案化絕緣層24為罩幕，利用噴頭27沿一預定路徑先蝕刻第二奈米材料層22，之後於相同之電弧噴射式電流產生系統中，以第一圖案化絕緣層14為罩幕，利用噴頭27沿一預定路徑蝕刻第一奈米材料層12。在某些實施例中，噴頭17與27的移動方向也可以不相同或不相應。
請參照圖3D，將第一圖案化絕緣層14以及第二圖案化絕緣層24予以移除而達成一奈米級導電薄膜30。然而在本發明之一實施例中，由於第一圖案化絕緣層14與第二圖案化絕緣層24包含光學特性分別與第一奈米材料層12與第二奈米材料層22相匹配之材料，因此無需移除第一圖案化絕緣層14與第二圖案化絕緣層24，如此可降低該移除過程所可能傷害第一保護層13及第二保護層23之風險。
奈米級導電薄膜30之第一奈米材料層12劃分為多個第一區域121以及多個第二區域122。第一區域121在圖3B或圖3C之蝕刻過程中由第一圖案化絕緣層14所遮罩，而第二區域122則未由第一圖案化絕緣層14所遮罩，使得蝕刻後第一奈米材料層12中該等第一區域121之間以該等第二區域122電性隔離。又，奈米級導電薄膜30之第二奈米材料層22劃分為多個第一區域221以及多個第二區域222。第一區域221在圖3B或圖3C之蝕刻過程中由第二圖案化絕緣層24所遮罩，而第二區域222則未由第二圖案化絕緣層24所遮罩，使得蝕刻後第二奈米材料層22中該等第一區域221之間以該等第二區域222電性隔離。
在某些實施例中，第二圖案化絕緣層24的圖樣可不同於第一圖案化絕緣層14，舉例來說，第二圖案化絕緣層24的每一條絕緣塊以第一方向 (例如X方向)排列，而第一圖案化絕緣層14的每一條絕緣塊以第二方向(例如Y方向)排列，但不限於此。經如圖3B或3D蝕刻之後，可在基板11的兩異表面形成不同方向的觸控感測電極。
圖4A與4B所示為根據本發明之又一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖。請參照圖4A，本實施例之製作方法僅提供一奈米基材10而不在奈米基材10上形成絕緣層。奈米基材10之第一奈米材料層12可預先劃分為多個第一區域以及多個第二區域，其中該等第一區域係欲保留導電性之區域，而該等第二區域係欲使其導電性喪失之區域。此外，該等第二區域可界定出一蝕刻路徑(如箭頭所示)。
其後，於一電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭17蝕刻奈米基材10中第一奈米材料層12之該等第二區域，使第一奈米材料層12中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。在本發明之一實施例中，係按照該等第二區域所界定出路徑來蝕刻奈米基材10。
請參照圖4B，奈米基材10經蝕刻後形成一奈米級導電薄膜40。奈米級導電薄膜40之第一奈米材料層12包含多個第一區域121以及多個第二區域122，其中該等第一區域121之間以該等第二區域122電性隔離。
圖5A與5B所示為根據本發明之再一實施例，奈米級導電薄膜的製作方法示意圖。請參照圖5A，本實施例之製作方法僅提供一奈米基材28而不在奈米基材28上形成絕緣層。奈米基材28之第一奈米材料層12與第二奈米材料層22可各自預先劃分為多個第一區域以及多個第二區域，其中該等第一區域係欲保留導電性之區域，而該等第二區域係欲使其導電性喪失之區域。此外，該等第二區域可界定出一蝕刻路徑(如箭頭所示)。
其後，於一電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭17蝕刻奈米 基材28中第一奈米材料層12之該等第二區域，使第一奈米材料層12中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，並同時於另一電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭27蝕刻奈米基材28中第二奈米材料層22之該等第二區域，使第二奈米材料層22中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。在本發明之一實施例中，係按照該等第二區域所界定出之路徑來蝕刻奈米基材28。
在本發明之其他實施例中，係於一電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭17沿著與第一奈米材料層12相關之蝕刻路徑先蝕刻第一奈米材料層12，之後於相同之電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭17沿著與第二奈米材料層22相關之蝕刻路徑來蝕刻第二奈米材料層22。
同理，亦可於一電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭27沿著與第二奈米材料層22相關之蝕刻路徑先蝕刻第二奈米材料層22，之後於相同之電弧噴射式電流產生系統中，利用噴頭27沿著與第一奈米材料層12相關之蝕刻路徑來蝕刻第一奈米材料層12。相類似地，噴頭27與噴頭17的移動方向可以不相同或不相應，使得圖5B的基板11相異兩側的觸控感測電極以不同方向排列。例如第一奈米材料層12在第一方向(例如X方向)可導通，但第一奈米材料層12在第二方向(例如Y方向)不導通；第二奈米材料層22在第一方向(例如X方向)不導通，但第二奈米材料層22在第二方向(例如Y方向)可導通。
請參照圖5B，奈米基材28經蝕刻後形成一奈米級導電薄膜50。奈米級導電薄膜50之第一奈米材料層12包含多個第一區域121以及多個第二區域122，其中該等第一區域121之間以該等第二區域122電性隔離。又，奈米級導電薄膜50之第二奈米材料層22包含多個第一區域221以及多 個第二區域222，其中該等第一區域221之間以該等第二區域222電性隔離。
圖6A與6B所示為根據本發明之一實施例，奈米級導電薄膜蝕刻前的放大圖像，其中圖6A為奈米銀導電薄膜在電子顯微鏡(scanning electron microscope；SEM)下之成像，而圖6B為該奈米銀導電薄膜在三維雷射顯微鏡(3D laser microscope)下之成像。請參照圖6A與6B，在該奈米銀導電薄膜中奈米銀線縱橫交錯且相互交疊，形成高導電網路。此外，奈米銀線具有相當高之長寬比，而構成的網絡則相當稀鬆，如此一來可產生極高透光效果，高導電性與高透射率。
圖7A與7B所示分別為根據本發明一實施例之製作方法與一先前技術方法所備製之奈米級導電薄膜的放大圖像。請參照圖7A，由本發明實施例之方法所備製、經蝕刻後之奈米銀導電薄膜因其奈米銀線僅係斷開，但仍存在，所以本發明實施例之奈米銀導電薄膜雖然導電性已破壞，然而其光學特性仍可維持。請參照圖7B，反觀由某些先前技術方法所備製、經蝕刻後之奈米銀導電薄膜其奈米銀線幾乎蝕刻殆盡，雖然其導電性已喪失，但其光學特性同時也遭破壞而與蝕刻前大相逕庭。
圖7C與7D所示分別為圖7A與7B的進一步放大圖像，可進一步看出本發明實施例之方法所備製之奈米銀導電薄膜與先前技術方法所備製之奈米級導電薄膜之明顯差異。
圖8A所示為根據本發明一實施例之製作方法所備製之奈米級導電薄膜的放大圖像。請參照圖8A，可發現奈米銀導電薄膜之奈米銀線其斷開處似經燒熔，此乃因電流產生系統之高電壓與其伴隨產生之熱能作用之故。且因為在大氣環境中，以電流方式之蝕刻效果較有限，使得奈米銀線之結構非全面地被破壞，而僅能使奈米銀線斷裂。因此本發明實施例的方法能 達到有效的蝕刻效果以界定出奈米級導電薄膜的電氣特性，並維持其光學特性。
圖8B所示為根據本發明一實施例之製作方法所備製之奈米級導電薄膜其蝕刻前、後的霧度值。請參照圖8B，如實線所示，本發明實施例之製作方法所備製之奈米銀導電薄膜其蝕刻前(例如時點T0時)之霧度值約為0.8%，而蝕刻後(例如時點T1時)的霧度值也約為0.8%，大致上並無明顯變化。在本發明之一實施例中，奈米銀導電薄膜之奈米材料層中未經蝕刻之第一區域與經過蝕刻之第二區域其霧度值相差不大於0.3%，較佳者其霧度值相差不大於0.1%。
反觀由某些先前技術方法所備製、經蝕刻後之奈米銀導電薄膜，如虛線所示，其蝕刻前(例如時點T0時)之霧度值約為0.8%，而蝕刻後(例如時點T1時)的霧度值則約為0.4%，其霧度值相差大於0.3%，具有明顯之變化。
在本發明之一實施例中，霧度值係採一般定義：透過試樣而偏離入射光方向的散射光通量與透射光通量之比，用百分數表示(對於本量測而言，係將偏離入射光方向2.5度以上的散射光通量用於計算霧度值)。
圖9A與9B所示為根據先前技術方法所備製之奈米級導電薄膜的光學表現示意圖。請參照圖9A與9B，先前技術方法所備製之奈米級導電薄膜的奈米材料層中未經蝕刻之第一區域(導電區)321與經過蝕刻之第二區域(非導電區)322其光學特性有顯著之差異，因為第二區域322中之奈米線材已蝕刻殆盡，從而產生明顯之色差。此外，奈米級導電薄膜的保護層亦有可能在蝕刻過程中遭受破壞，而使奈米級導電薄膜之光學特性惡化。
圖10A與10B所示為根據本發明一實施例之製作方法所備製之 奈米級導電薄膜的光學表現示意圖。請參照圖10A與10B，本發明實施例之製作方法所備製之奈米級導電薄膜的奈米材料層中未經蝕刻之第一區域(導電區)421與經過蝕刻之第二區域(非導電區)422其光學特性並無顯著之差異，因為第二區域422中之奈米線材僅有斷裂而結構仍保存。此外，奈米級導電薄膜的保護層在電流蝕刻過程中亦無明顯破壞，使奈米級導電薄膜之光學特性大致上得以維持。
圖11所示為根據本發明之一實施例，觸控顯示裝置110的剖面示意圖。請參照圖11，觸控顯示裝置110包含一觸控面板60與一顯示模組66。觸控面板60包含一透明基板71、一第一感測電極層91與一遮蔽層75。 透明基板71具有一第一表面711以及一第二表面712，且第一表面711與第二表面712位於透明基板71之相反側。第一感測電極層91位於透明基板71的第一表面711上。遮蔽層75亦位於透明基板71的第一表面711上，且環繞第一感測電極層91。
在本發明之一實施例中，透明基板71的材料可選自玻璃、壓克力(PMMA)、乙烯對苯二甲酸酯、聚醚碸、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚烯丙基、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等透明材料。此外，遮蔽層75的材料可選自不透明光阻材料，黑色光阻材料、黑色樹脂或黑色油墨。
在本發明之一實施例中，第一感測電極層91包含如圖2D之奈米級導電薄膜20或圖4B之奈米級導電薄膜40。又，第一感測電極層91包含單向間隔排列的電極圖案，例如第一感測電極與第二感測電極。此外，觸控面板60與顯示模組66以一第一黏著層81相貼合。第一黏著層81可包含 光學膠(optical clear resin；OCR)或光學膠帶(optical clear adhesive；OCA)。又，光學膠可以是水膠或光學透明的特殊雙面膠。顯示模組66包含一背光顯示器，例如液晶顯示器(liquid crystal display；LCD)，或包含一自發光顯示器，例如有機發光二極體(organic light emitting diode；OLED)顯示器。
圖12所示為根據本發明之另一實施例，觸控顯示裝置120的剖面示意圖。請參照圖12，觸控顯示裝置120包含一觸控面板70，其另包含一第一承載板72，位於透明基板71與顯示模組66之間。第一感測電極層91位於第一承載板72的一表面上，並以第一黏著層81與透明基板71相貼合。此外，第一承載板72的另一表面以第二黏著層82與顯示模組66相貼合。在本發明之一實施例中，第一承載板72的材料可選自玻璃、壓克力(PMMA)、乙烯對苯二甲酸酯、聚醚碸、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚烯丙基、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等透明材料。又，第二黏著層82的材料可選自光學膠或光學膠帶。
圖13所示為根據本發明之又一實施例，觸控顯示裝置130的剖面示意圖。請參照圖13，觸控顯示裝置130包含一觸控面板80，其中第一感測電極層91位於第一承載板72的一表面上，並以第一黏著層81與透明基板71相貼合。此外，第二感測電極層92位於第一承載板72的另一表面上，並以第二黏著層82與顯示模組66相貼合。在本發明之實施例中，第二感測電極層92包含如圖2D之奈米級導電薄膜20或圖4B之奈米級導電薄膜40。又，第一感測電極層91包含沿第一方向排列之第一感測電極，而第二感測電極層92則包含沿第二方向排列之第二感測電極，且第一方向與第二方向大致上彼此相垂直。第一、第二感測電極層91、92亦可由圖3A和3B、3C和3D 或5A和5B的方法所製作出不同排列方向之電極。
圖14所示為根據本發明之一實施例，觸控顯示裝置140的剖面示意圖。請參照圖14，觸控顯示裝置140包含一觸控面板90，其中第一感測電極層91位於透明基板71的第一表面上，而第二感測電極層92則位於第一承載板72的一表面上，且第一感測電極層91與第二感測電極層92以第一黏著層81相貼合。此外，第一承載板72的另一表面以第二黏著層82與顯示模組66相貼合。
圖15所示為根據本發明之又一實施例，觸控顯示裝置150的剖面示意圖。請參照圖15，觸控顯示裝置150包含一觸控面板100，其包含第一承載板72，位於透明基板71與顯示模組66之間，且另包含一第二承載板73，位於第一承載板72與顯示模組66之間。第一感測電極層91位於第一承載板72的一表面上，而第二感測電極層92位於第二承載板73的一表面上。 又，第一承載板72的另一表面以第一黏著層81與透明基板71相貼合，第一感測電極層91與第二感測電極層92以第二黏著層82相貼合，而第二承載板73的另一表面則以一第三黏著層83與顯示模組66相貼合。在本發明之實施例中，第二承載板73的材料可選自玻璃、壓克力(PMMA)、乙烯對苯二甲酸酯、聚醚碸、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚烯丙基、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等透明材料。此外，第三黏著層83包含光學膠或光學膠帶。
本發明上述實施例之奈米級導電薄膜的製作方法能達到有效的蝕刻效果以界定出奈米級導電薄膜的電氣特性，使奈米級導電薄膜之導電區域之間以非導電區域相隔。另，本發明實施例之製作方法能有效降低奈米級 導電薄膜的保護層於蝕刻過程中之損耗而維持奈米級導電薄膜的光學特性。另外，本發明實施例之製作方法與某些現有的製程相比較，可大幅縮短製程時間。又，依本發明實施例之製作方法所備製的奈米級導電薄膜係於電流產生系統中蝕刻，因蝕刻前後導電區域與非導電區域之光學表現無明顯改變，例如其霧度值相差不大於0.3%乃至不大於0.1%，因此具有較高的潛力將線路隱藏而提升光學品味。
本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多元件可以不同之結構實施或以其它相同功能的結構予以取代，或者採用上述二種方式之組合。
此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的裝置、元件或結構。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示裝置、元件或結構，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋此類裝置、元件或結構。
11‧‧‧基板
12‧‧‧第一奈米材料層
13‧‧‧第一保護層
14‧‧‧第一圖案化絕緣層
15‧‧‧電流產生系統
121‧‧‧第一區域
122‧‧‧第二區域

Claims (19)

  1. 一種製作奈米級導電薄膜的方法，包含：提供一奈米基材，該奈米基材具有一基板、位於該基板之一側的一第一保護層以及疊層於該基板與該第一保護層之間的一第一奈米材料層，其中該第一奈米材料層包含奈米銀線；形成一第一圖案化絕緣層於該第一保護層上，該第一圖案化絕緣層暴露出部分該第一保護層，該第一奈米材料層劃分為由該第一圖案化絕緣層所遮罩之多個第一區域以及未由該第一圖案化絕緣層所遮罩之多個第二區域；以及於一電流產生系統中以該第一圖案化絕緣層為罩幕蝕刻該奈米基材，使該第一奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，其中該第一奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  2. 根據請求項1的方法，其中蝕刻具有該第一圖案化絕緣層之奈米基材包含通入空氣、氮氣或其組合以做為反應氣體。
  3. 根據請求項1的方法，其中該電流產生系統包含一介電質放電電流產生系統與一電弧噴射式電流產生系統兩者之一。
  4. 根據請求項1的方法，其中該第一圖案化絕緣層包含光學特性與該第一奈米材料層相匹配之材料。
  5. 根據請求項1的方法，其中該奈米基材另具有位於該基板之另一側的一第二保護層以及疊層於該基板與該第二保護層之間的一第二奈米材料層，該方法另包含： 形成一第二圖案化絕緣層於該第二保護層上，該第二圖案化絕緣層暴露出部分該第二保護層，該第二奈米材料層劃分為由該第二圖案化絕緣層所遮罩之多個第一區域以及未由該第二圖案化絕緣層所遮罩之多個第二區域；以及於一電流產生系統中蝕刻具有該第二圖案化絕緣層之奈米基材，使該第二奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。
  6. 根據請求項5的方法，其中該第二奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  7. 一種製作奈米級導電薄膜的方法，包含：提供一奈米基材，該奈米基材具有一基板、位於該基板之一側的一第一保護層以及疊層於該基板與該第一保護層之間的一第一奈米材料層，其中該第一奈米材料層包含奈米銀線，並且該第一奈米材料層劃分為多個第一區域以及多個第二區域；以及於一電弧噴射式電流產生系統中，蝕刻該奈米基材中該第一奈米材料層之該等第二區域，使該第一奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，其中該第一奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  8. 根據請求項7的方法，其中蝕刻該奈米基材包含通入空氣、氮氣或其組合以做為反應氣體。
  9. 根據請求項7的方法，其中該奈米基材另具有位於該基板之另一側的一第二保護層以及疊層於該基板與該第二保護層之間的一第二奈米材料層，該第二奈米材料層劃分為多個第一區域以及多個第二區域，該方法另包含： 於一噴射式電流產生系統中，依據該第二奈米材料層之該等第二區域蝕刻該奈米基材，使該第二奈米材料層中該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離。
  10. 根據請求項9的方法，其中該第二奈米材料層中該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  11. 一種觸控顯示裝置，包含：一透明基板，具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面與該第二表面位於該透明基板之相反側；一顯示模組，位於該透明基板之第一表面側；以及一第一感測電極層，位於該透明基板與該顯示模組之間，該第一感測電極層包含一第一奈米材料層，其中該第一奈米材料層包含奈米銀線，並且該第一奈米材料層具有多個第一區域與多個第二區域，該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，且該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  12. 根據請求項11的觸控顯示裝置，其中該第一感測電極層設置於該透明基板之第一表面上，且該等第一區域包含間隔排列的第一感測電極與第二感測電極。
  13. 根據請求項11的觸控顯示裝置，另包括一第一承載板，用以承載該第一感測電極層於該透明基板與該顯示模組之間，且該等第一區域包含間隔排列的第一感測電極與第二感測電極。
  14. 根據請求項11的觸控顯示裝置，另包括一第一承載板與一第二感測電極 層，該第一承載板位於該透明基板與該顯示模組之間，其中該第一感測電極層設置於該第一承載板之一第一表面上，該第二感測電極層設置於該第一承載板之一第二表面上，該第一表面與該第二表面位於該第一承載板之相反側。
  15. 根據請求項14的觸控顯示裝置，其中該第二感測電極層包含一第二奈米材料層，該第二奈米材料層具有多個第一區域與多個第二區域，該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，且該第二奈米材料層之該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  16. 根據請求項14的觸控顯示裝置，其中該第一感測電極層之該等第一區域包含沿一第一方向排列的第一感測電極，而該第二感測電極層之該等第一區域包含沿一第二方向排列的第二感測電極。
  17. 根據請求項11的觸控顯示裝置，另包括一第一承載板與一第二感測電極層，該第一承載板位於該透明基板與該顯示模組之間，其中該第一感測電極層設置於該透明基板之第一表面上，該第二感測電極層位於該第一感測電極層與該第一承載板之間且設置於該第一承載板上。
  18. 根據請求項17的觸控顯示裝置，其中該第二感測電極層包含一第二奈米材料層，該第二奈米材料層具有多個第一區域與多個第二區域，該等第一區域之間以該等第二區域電性隔離，且該第二奈米材料層之該等第一區域與該等第二區域間之霧度值差不大於0.1%。
  19. 根據請求項17的觸控顯示裝置，其中該第一感測電極層之該等第一區域 包含沿一第一方向排列的第一感測電極，而該第二感測電極層之該等第一區域包含沿一第二方向排列的第二感測電極。
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