TWI700619B - 透明導電組件、包含其之觸碰式感測器及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

在一項實施例中，說明一透明導電組件，該組件包含一撓性透明基材；一透明導電層，其設置於該撓性透明基材上；以及複數個金屬跡線，其等設置於該透明導電層上且與該透明導電層電性連通。包含該透明導電層與金屬跡線的一部分該撓性透明基材形成一互連電路突片。至少該互連電路突片包含設置於該(例如，圖案化)透明導電層、及金屬跡線、及撓性透明基材上的一已固化有機聚合材料，使得該已固化有機聚合材料能夠形成一曝露表面層。該已固化有機聚合材料可選地設置於該透明導電組件(例如，觸碰式感測器)的該邊框區域處及/或一中央區域處。

Description

透明導電組件、包含其之觸碰式感測器及其製造方法
在一項實施例中，說明一種透明導電組件，該組件包含一撓性透明基材。一透明導電層設置於該撓性透明基材之至少一中央區域(例如，觀看區)處的該撓性透明基材上。複數個金屬跡線設置於該透明導電層上且與該透明導電層電性連通。包含(例如，圖案化)金屬跡線以及可選地透明導電層的一部分撓性透明基材形成一互連電路突片。至少該互連電路突片包含設置於該等金屬跡線、可選的透明導電層、及撓性透明基材上的一已固化有機聚合材料，使得該已固化有機聚合材料能夠形成一曝露表面層。邊框區域及/或中央區域(例如，觀看區)亦可包含一已固化有機聚合材料。
在一些實施例中，該已固化有機聚合材料可提供一更有撓性的互連電路突片。在一些實施例中，當互連電路突片彎折成半徑2mm至少40次循環時，金屬跡線沒有破裂。
亦說明一種包含本文中所說明之透明導電組件的觸碰式感測器及一種製作一透明導電組件與觸碰式感測器的方法。
100:透明導電組件
105:黏著劑
110:撓性透明基材
111:硬式片材材料
120:透明導電層；透明導體；跡線
121:透明導電層；透明導體；跡線
130:金屬跡線
131:金屬跡線
132:金屬跡線
140:互連電路突片
141:邊框區域
142:中央區域
150:已固化有機聚合層
151:曝露表面層
152:已固化有機聚合層
160:覆蓋層；玻璃
161:顯示模組
170:光學透明黏著劑材料
175:面
180:導電墊
185:抗腐蝕表面層
200:透明導電組件
205:黏著劑
210:撓性透明基材
211:硬式片材材料
220:透明導電層；透明導體；跡線
221:透明導電層；透明導體；跡線
230:金屬跡線
231:金屬跡線
240:互連電路突片
241:邊框區域
242:中央區域
250:已固化有機聚合材料；已固化有機聚合層
251:曝露表面層
252:已固化有機聚合層
275:面
280:導電墊
285:抗腐蝕表面層
300:透明導電組件
340:互連電路突片
341:邊框區域
342:中央區域
343:邊緣
344:外邊緣
350:已固化有機聚合層
370:面
375:面
376:切割線
380:互連接合墊
381:側部分
382:側部分
383:邊框區域；側部分
390:穿孔或空隙
400:觸碰式感測器總成
401:透明導電組件
402:透明導電組件
441:第一互連電路突片
442:第二互連電路突片
470:光學透明黏著劑材料
495:硬式透明基材
500:透明導電組件
600:透明導電組件
圖1係一所體現透明導電組件的截面示意圖；圖2係另一所體現透明導電組件的截面示意圖；圖3A係一所體現透明導電組件的俯視平面圖；圖3B係圖3A之透明導電組件之互連電路突片的放大圖；圖4係一所體現觸碰式感測器的分解透視圖；圖5係為另一所體現透明導電組件的截面示意圖；圖6係為另一所體現透明導電組件的截面示意圖。
圖1描繪所體現透明導電組件100的截面圖。透明導電組件100包含撓性透明基材110及設置於撓性透明基材110之至少中央區域142(例如，觀看區)處之撓性透明基材110上的(例如，圖案化)透明導電層120(譬如銦錫氧化物「ITO」)。複數個金屬跡線130設置於透明導電層120上且與該透明導電層電性連通。包含(例如，圖案化)金屬跡線130及可選地透明導電層120的一部分撓性透明基材形成包括導電墊180的互連電路突片140。邊框區域141設置於中央區域142(例如，觀看區)與互連電路突片140之間。換句話說，中央區域係由邊框區域所界定。互連電路突片140(除了導電墊180以外)包含設置於(例如，圖案化)金屬跡線130、可選透明導電 層120、及撓性透明基材110上的已固化有機聚合層150。該已固化有機聚合材料大致形成曝露表面層151。
透明導電組件(100)的中央區域(142)(例如，觀看區)包含如先前所說明的撓性透明基材110及(例如，圖案化)透明導電層120(譬如銦錫氧化物「ITO」)。透明導電組件100的中央區域(142)(例如，觀看區)進一步包含光學透明覆蓋層160。在一項有利的實施例中，覆蓋層160係為硬式蓋玻璃，譬如來自Corning的Gorilla玻璃，其以光學透明黏著劑材料170接合至透明導電層120。在另一實施例中，覆蓋層160係硬式或撓性聚合片材，譬如(例如，PET)聚合覆蓋材，其以光學透明黏著劑材料170接合至透明導電層120。在又一實施例中，覆蓋層係已固化有機聚合材料250，譬如與互連電路突片240之曝露表面層相同的已固化有機聚合材料，如圖2中所描繪。
在一項實施例中，透明導電組件100的中央區域142(例如，觀看區)包含硬式覆蓋層160(譬如玻璃)、透明導電層120、以及具有相鄰互連電路突片140之光學透明黏著劑材料170的撓性透明基材110。不過，互連電路突片140，且具體地在當互連電路突片140插入於電子裝置(未圖示)的接收構件中時受到彎折的面175處，不具有硬式覆蓋層160(譬如玻璃)以及光學透明黏著劑材料170。該互連電路突片亦不具有(例如，PET)聚合覆蓋材以及光學透明黏著劑材料。
在圖1的實施例中，邊框區域141包含硬式覆蓋層160(譬如玻璃160)以及金屬跡線130、透明導電層120、撓性透明基材110、以及光學透明黏著劑材料170。該硬式覆蓋層(例如，玻璃或(例如，PET)聚合覆蓋材)可進一步包含以油墨印刷的區域，尤其在邊框區域處，以遮蔽金屬跡線。邊框區域141亦包含設置於金屬跡線130與透明黏著劑材料170之間的已固化有機聚合層150。如先前所說明，邊框區域141亦包含與中央區域142相同的覆蓋層160。在另一實施例中，邊框區域141可能不具有此等硬式覆蓋層。邊框區域141的曝露表面層可包含已固化有機聚合材料，譬如與互連電路突片140的曝露表面層或抗腐蝕表面層相同的已固化有機聚合材料，如隨後將說明者。
圖2描繪另一所體現透明導電組件200的截面圖。透明導電組件200包含撓性透明基材210及設置於撓性透明基材之至少中央區域242(例如，觀看區)處之撓性透明基材上的(例如，圖案化)透明導電層220(譬如銦錫氧化物「ITO」)。複數個金屬跡線230設置於透明導電層220上且與該透明導電層電性連通。包含(例如，圖案化)金屬跡線230及可選地透明導電層220的一部分撓性透明基材形成包括導電墊280的互連電路突片240。邊框區域241設置於中央區域242(例如，觀看區)與互連電路突片240之間。互連電路突片240(除了導電墊280以外)包含設置於(例如，圖案化)金屬跡線230、可選透明導電層220、及撓性透明基材210上的已固化有機聚合層250，使得已固化有機聚合層250形成曝露表面層251。在本 實施例中，透明導電組件200的中央區域242(例如，觀看區)亦包含已固化有機聚合層250。因此，互連電路突片240、邊框區域241、以及中央區域242不具有硬式覆蓋層，譬如以光學透明黏著劑材料接合的玻璃。互連電路突片240、邊框區域241、以及中央區域242亦不具有以光學透明黏著劑材料接合的PET覆蓋材。
在一般實施例中，中央區域242(例如，觀看區)的已固化有機聚合層250包含與互連電路突片240之已固化有機聚合層相同的材料。不過，在另一實施例中，中央區域242(例如，觀看區)的已固化有機聚合層250與互連電路突片240之已固化有機聚合層250不同。例如，中央區域242(例如，觀看區)的已固化有機聚合層250可包含已固化透明可聚合樹脂組成物；然而，互連電路突片240的已固化有機聚合層250可包含乾膜焊料遮罩。中央區域242(例如，觀看區)的已固化有機聚合層250係光學透明；然而，邊框區域互連電路突片的已固化有機聚合層250可較不透明或不透明。
邊框區域(141、241)及互連電路突片(140、240)可包含多種導電材料。在一般實施例中，金屬跡線係由抗破裂的金屬製備，譬如銅、銀、鎳、以及鋁。在一項實施例中，金屬跡線(130、230)包含抗破裂的金屬(例如，銅)以及透明的導電材料(例如，ITO)。在一些實施例中，譬如當運用銅金屬跡線時，包含金屬材料(譬如錫、金、鎳、或銀)的抗腐蝕表面層(185、285)被電鍍到譬如在圖1與圖2中所描繪的金屬跡線上。在另一實施例(未圖示)中，導電墊(180、280)可包含設置於(例如，圖案化)透明導電層(120、220)上的金屬 AgPdNd合金塗層(「APD」)。APD金屬塗層一般運用如在WO2014/168712中所說明的真空沉積製程來施加；該案以引用方式併入本文中。在本實施例中，一般不存在額外的表面層(185、285)。在又一實施例(未圖示)中，導電墊(180、280)的金屬跡線(130、230)可包含在沒有(例如，圖案化)透明導電層(120、220)且沒有表面層(185、285)的情況下直接設置於撓性透明基材(110、210)上的銀。
金屬跡線形成導電墊(在本文中亦稱為「接合墊(bonding pad)」)於互連電路突片的周圍邊緣附近。圖1及圖2的導電墊(180、280)可選地包含設置於撓性透明基材(110、210)上的一或多個額外層，以用於硬化或換言之減少導電墊(180、280)在鄰近接合墊之區處的可撓性之目的，但不包括受到彎折的面(175、275)。在一項實施例中，譬如硬式片材材料(111、211)(譬如環氧/玻璃構造或厚聚醯亞胺膜)的硬化層係藉由黏著劑(105、205)接合。雖然可使用光學透明黏著劑材料來接合硬式片材材料，但是亦可將光學不透明的其他黏著劑組成物運用於邊框與互連電路突片區域中。
參考圖3A的俯視平面圖，透明導電組件300包含中央區域342(亦即，觀看區)、圍繞中央區域342(例如，觀看區)的邊框區域341(亦即，邊框區)、以及從邊框區域341延伸的互連電路突片340(亦即，互連突片區)。在一些實施例中，互連電路突片340從邊框區域延伸至少0.5、0.75、或1cm、範圍多至3、4、或5cm。互連電路突片340的寬度一般為至少1或2cm且範圍可多至5、6、7、8、9、或10cm。邊框區域通常為從中央區域342(例如，觀看區) 的邊緣343跨越至邊框區域341之外邊緣344的透明導電組件的區。當透明導電組件300係觸碰式感測器時，中央區域342的特徵為觀看區，然而邊框區域341則形成圍繞中央區域342(例如，觀看區)的框。中央區域342(例如，觀看區)的曝露表面層包含光學透明覆蓋層，譬如先前所說明的玻璃、(例如，PET)聚合覆蓋材或已固化光學透明可聚合樹脂。至少互連電路突片340以及一般相鄰包括面375之互連電路突片340的邊框區域383包含已固化有機聚合層350。在一些實施例中，邊框區域341的其他部分亦包含已固化有機聚合層350。例如，正交於包括互連電路突片340之側之邊框的側部分381、382可包含已固化有機聚合層350。作為另一實例，相鄰包括互連電路突片340之側之邊框區域的側部分383可包含已固化有機聚合層350。互連電路突片340包含已固化有機層350且不具有覆蓋玻璃、(例如，PET)覆蓋材、以及光學透明黏著劑材料。
互連電路突片340可進一步包含鄰近面370的複數個穿孔或空隙390，該面在使用期間內受到彎折，以增加互連電路突片340的可撓性(當互連接合墊380插入於譬如電話或電腦之電子裝置(未圖示)的接收構件中時)。穿孔的尺寸與形狀可有所不同。在一些實施例中，穿孔係實質上圓形的，其等具有至少5、10、15、20、或25微米、範圍多至50、75、或100微米的直徑。
在本文中所說明的透明導電組件200可運用於觸碰式感測器中。參考圖4，其係所體現觸碰式感測器總成400的分解透視圖。觸碰式感測器400包含第一透明導電組件401，該第一透明導電 組件包含第一互連電路突片441，該第一透明導電組件以光學透明黏著劑材料470接合至第二透明導電組件402，該第二透明導電組件包含第二互連電路突片442。在一般實施例中，第二透明導電組件402亦以光學透明黏著劑材料470接合至硬式透明基材495(譬如玻璃)。
在另一實施例中，透明導電組件402進一步包含透明導電層、金屬跡線等等於相同透明基材(例如，參考圖1的110)的相對主表面上且包含互連電路突片，如先前所說明。中央區域以光學透明黏著劑材料470接合至硬式透明基材495(譬如玻璃)。因此，透明導電組件402包括兩層透明導電層、金屬跡線等等，而第二(分開)透明導電組件401在本構造中則不存在。這些構造係繪示於圖5以及圖6中。
所體現透明導電組件500、600包含透明基材(110、210)以及設置於基材(110、210)之主表面(例如，頂部側)上的透明導電層(120、220)，而額外(亦即，第二)透明導電層(121、221)則設置於基材(110、210)之相對(例如，底部)側。另外，複數個金屬跡線(130、230)設置於透明導體(120、220)上，而另複數個第二金屬跡線(131、231)則設置於透明導體(121、221)上。
包含(例如，圖案化)金屬跡線130與131(以及圖6的230與231)以及可選地透明導電層(圖5的120、121以及圖6的220、221)的一部分撓性透明基材形成包括導電墊(180、280)的互連電路突片(140、240)。互連電路突片(140、240)在導電墊(180、280)以外包含設置於(例如，圖案化)金屬跡線(圖5的130、131以及圖 6的230、231)上的已固化有機聚合層(150、250)以及設置於(例如，圖案化)金屬跡線(131、231)上的額外(亦即，第二)已固化有機聚合層(152、252)。
用於透明導電層(121、221)及金屬跡線(131、132)、以及已固化有機聚合層(152、252)(其等全部均設置於基材(110、210)的底部上)的材料，可與相關於120、130、以及150而已經說明的那些相同。進一步，光學透明黏著劑材料170以及覆蓋層160亦與先前所說明的相同。該相對(例如，底部)表面一般接合至(例如，液晶或發光二極體)顯示模組161。
所屬技術領域中具有通常知識者將理解，當使用透明導電組件當作觸碰式感測器時，在基材面中透明導體120與121(以及圖6的220與221)的圖案沿著彼此垂直之方向來配置是有用的。接著利用金屬跡線130與131(以及230與231)來將來自互連電路突片的電信號沿著邊框區域路由到圖案化透明導體跡線120與121(以及220與221)的各者。雖然跡線120與121(以及220與221)垂直定向，但如果金屬跡線130與131(以及230與231)將電信號沿著邊框區域路由到單一互連電路突片140(240)則係有利的，在一些實施例中，該等互連電路突片可置於觸碰式感測器的單一角落，或在其他實施例中則靠近一邊緣的中央，如圖3A中的組件300所示。
在圖5與圖6中所示的互連電路突片於基材(110、210)的兩側上包括導電墊(180、280)。為了連接到控制板，可能可提供零 插入力連接器，該連接器提供頂部與底部同時接觸至墊(180、280)的各者，Hirose FH39撓性電路連接器係該連接器之一實例。
在一替代實施例中，互連電路突片可直接焊接至控制板。在本實施例中，可利用第一焊接操作來將設置於突片頂部上的金屬跡線(130、230)連接到控制板，而第二焊接操作則可被利用於設置於突片底部上的金屬跡線(131、231)。為了確保在進行兩次相異焊接操作之各者時有足夠的可撓性存在於互連電路突片中，將金屬跡線130與131(以及圖6的230與231)分組到互連電路突片的相鄰區域且以具有2至4毫米長度的切割線來分開這些區域是有利的。參考圖3B，切割線376可在互連突片之中心處正交於面375，以將互連突片分開成兩塊。如圖3B的平面圖所示，設置於一塊(例如，左側)突片之一主表面(例如，頂部)上的金屬跡線(130、230)將是明顯的。不過，在此平面圖中，設置於第二塊(例如，右側)之相對主表面(例如，底部)上的金屬跡線(131、231)將不明顯，因為此等金屬跡線係設置於基材的相對表面上。切割線允許具有例如所有跡線130或者所有跡線131(圖6的230與231)的一塊互連突片沿著相對於第二塊之垂直軸移動。例如，具有跡線(130、230)之互連電路部分可在焊接之前沿著控制板底部定位於連接器附近，而具有跡線(131、231)之互連突片部分則可沿著控制板頂部定位於連接器附近。
在本文中所說明的透明導電組件包含(例如，撓性)透明基材。合適的基材包括由譬如聚苯二甲酸乙二酯(PET)之材料製成的聚合膜；聚萘二甲酸乙二酯(PEN)；聚碳酸酯(PC)；聚二醚酮 (PEEK)；聚醚碸(PES)；聚芳酯(PAR)；聚醯亞胺(PI)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；多環烯烴(PCO)；三醋酸纖維素(TAC)；以及聚胺甲酸酯(PU)。
用於基材的其他合適材料包括三氟氯乙烯-偏二氟乙烯共聚物(CTFE/VDF)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、全氟烷基-四氟乙烯共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(TFE/HFP)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯三聚物(THV)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物(HFP/VDF)、四氟乙烯-丙烯共聚物(TFE/P)、以及四氟乙烯-全氟甲醚共聚物(TFE/PFMe)。
在一些實施例中，(例如，撓性)透明基材的厚度一般係至少50微米，範圍多至200微米。在一些實施例中，基材的厚度不大於150或125或100微米。在一些實施例中，該撓性透明基材係具有約50至200微米之範圍之厚度之有機聚合膜。
在一些實施例中，這些相同透明基材可使用作為中央(例如，觀看區)區域以及可選地邊框區域的覆蓋層。
將一透明導電層設置於透明導電組件的撓性透明基材上。該透明導電層一般包含用於光學透明電極的透明導電氧化物(TCO)。合適的材料包括例如ITO(銦錫氧化物)；氧化錫；鎘氧化物(CdSn2O4、CdGa2O4、CdIn2O4、CdSb2O6、CdGeO4)；銦氧化物(In2O3、Ga、GaInO3(Sn、Ge)、(GaIn)2O3)；鋅氧化物(ZnO(Al)、 ZnO(Ga)、ZnSnO3、Zn2SnO4、Zn2In2O5、Zn3In2O6)；以及鎂氧化物(MgIn2O4、MgIn2O4-Zn2In2O5)。
在一項實施例中，透明導電氧化物(例如，ITO)係藉由真空沉積(亦稱為濺射)來施加，以形成ITO/SiAlOx/ITO層的多層透明電極結構。用於沉積此多層電極結構的製程在US2011/0139516中有更詳細的說明；該案以引用方式併入本文中。
該等光學透明電極可選地包含經溶液塗布或電沉積之導電聚合物。電極亦可為氣相沉積透明導體。導電聚合物包括下列的例示性材料：聚苯胺；聚吡咯；聚噻吩；以及PEDOT/PSS(聚(3,4伸乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸)。在又一實施例中，中介層包含分散於黏合劑中的導電粒子。黏合劑中的導電粒子提供導電路徑於TCO或半透明導電氧化物的導電層之間，因而形成一多層電極。
或者，具有至少一奈米構造膜的多層結構可使用作為透明導體，如作為實例說明於US 8,390,589、US 8,094,247、以及US 8,018,563中者。奈米構造膜包括但不限於奈米管、奈米線、奈米粒子、以及石墨烯薄片，其等一般分散於光學清透的矩陣材料。
複數個金屬跡線與透明導電層電性連通。例示性金屬包括(例如)且不限於錫、銀、金、銅、鋁、鋅、鎳、以及鉻。金屬跡線一般具有至少2或3微米的厚度，範圍多至5、10、11、12、13、14、15、或20微米。金屬跡線的寬度一般至少為10、25、30、35或40微米，且一般不大於75、70或60微米。不過，亦可運用具有不同厚度與寬度的金屬跡線。
在一些實施例中，透明導電層與金屬跡線兩者經使用在先前技術中所示的光微影術與蝕刻方法(例如參見WO2013/049267以及WO2013/010067)予以圖案化。形成金屬跡線的其他方法在所屬技術領域中係為已知。
合適的光學透明黏著劑材料包括(例如)可固化黏著劑組成物，該組成物含有a)第一寡聚物，其包含(甲基)丙烯酸酯單體單元、羥基-官能性單體單元、以及具有可聚合基團的單體單元；b)第二組分，其包含C2-C4環氧烷重複單元以及可聚合末端基團；以及c)稀釋劑單體組分。第一寡聚物的可聚合基團一般為自由基的光可聚合基，譬如側接(甲基)丙烯酸酯基或末端芳基酮光起始劑基團。
此等可固化黏著劑組成物係說明於PCT公開案第WO2014/093014號，該案以引用方式併入本文中，如同完整陳述般。額外的合適光學透明黏著劑材料包括丙烯酸黏著劑，例如可購自3M公司(St.Paul,MN)的丙烯酸黏著劑，譬如3M 8142-KCL。另一合適的光學透明黏著劑材料包括具有不小於90%之透射係數的聚碳酸酯樹脂。其他典型的合適光學透明黏著劑材料係所屬技術領域中具有通常知識者所已知。在特定實施例中，光學透明黏著劑層的儲存模數不大於約1.75×105。
亦可運用光學透明黏著劑來形成觸碰式感測器，譬如在圖4中所描繪者。
已固化有機聚合層(150、152、250、252、350)包含與撓性透明基材不同的材料。已固化有機聚合層一般包含至少5微米 且一般不大於50、45、40、35、30、或25微米的一厚度。在一些實施例中，該厚度不大於20、15、或10微米。因此，在一些實施例中，已固化有機聚合層可實質上比撓性透明基材與光學透明黏著劑的覆蓋材更薄。
在一些實施例中，已固化有機聚合層在固化之後、於破裂時具有至少1、5、10、15或20MPa且一般不大於150、125、100、75、70、或60MPa的拉伸強度。已固化有機聚合層(例如，乾膜焊料遮罩)的拉伸模數可係至少0.5或1GPa，範圍多至2、3、4、或5GPa。拉伸性質與已固化有機聚合層的可撓性相關。相比之下，撓性透明基材(例如，125微米「MELINEX ST 505」或「MELINEX ST 505」)具有180至230MPa之一拉伸強度。
藉由包括已固化有機聚合物層，互連電路突片的金屬跡線可彎折成半徑2mm至少40次循環，如實例中所進一步說明者。
在一些實施例中，已固化有機聚合層(150、250、350)包含俗稱「乾膜焊料遮罩(dry film solder mask)」的材料。乾膜焊料遮罩通常包含部分聚合或部分固化的有機聚合物，其包含譬如(甲基)丙烯酸酯、環氧、胺甲酸酯、聚醯亞胺、以及其組合的材料。
聚(甲基)丙烯酸酯乾膜焊料遮罩的一項實例係說明於US2006/0178448中。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)通常為甲基丙烯酸甲酯的聚合物，其係具有大於室溫(25℃)之玻璃轉移溫度(Tg)的單體。乾膜焊料遮罩一般包括具有小於室溫(25℃)或小於0℃之Tg的至少一額外單體及/或至少一三官能的交聯性單體。代表性單體包括(例如) 1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇己二酸二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯羥基新戊酸酯、二環戊二烯二(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質二環戊二烯二(甲基)丙烯酸酯、烯丙基化環己基二(甲基)丙烯酸酯、異氰尿酸二(甲基)丙烯酸酯、三甲醇丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、甲基化三甲基化三(甲基)丙烯酸酯、參(丙烯酸環氧乙烷)異氰尿酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、以及二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯。
多種乾膜焊料遮罩可購自譬如Hitachi Chemical，商標名稱為「PHOTOSENSITIVE COVERLAY FILM RAYTECH FR5438」；Arisawa Manufacturing Co.,Ltd，商標名稱為「Photosensitive CVL RTA S14」；DuPont，商標名稱為「PYRALUTM PC100」；Teamchem Material Company，商標名稱為「PY20」。
可聚合樹脂亦可運用於已固化有機聚合層。此類材料在室溫(25℃)下通常為液體，其包含未聚合或部分聚合的有機聚合物，該聚合物包含譬如聚(甲基)丙烯酸酯、環氧、胺甲酸酯、聚醯亞胺、以及其組合的材料。
在一些實施例中，此等材料進一步包含無機填料，譬如二氧化矽、氧化鋁、滑石，且因此一般並非光學透明。非光學透明的可聚合液態樹脂適用於互連電路以及邊框區域、但非中央區域(例如，觀看區)。合適的材料包括可聚合油墨，譬如可購自Asahi chemical Co.,Ltd，商標名稱為「ASAHI SUPER RESIST CCR-232」；來自Taiyo Ink,Mfg.Co.,(Korea)Ltd，商標名稱為「TF-200 FR2」；以及來自Hitachi Chemical，商標名稱為「SN-9000」。這些材料可藉由網版印刷以及使用於油墨的其他印刷製程來施加且通常在150℃固化。另一合適的材料係以20：1重量百分比之比率混合之來自Hitachi chemical的以聚醯亞胺為基底之樹脂SN-9000NHA以及硬化劑SN-9000NHB。
可固化有機聚合物可藉由包括輻射固化(例如，電子束、紫外光固化)、熱固化、或其組合的多種技術來固化。在一些實施例中，可固化有機聚合物的數個區域被固化，而在表面上仍維持未固化的其他區域則可以顯影步驟溶解掉。在本實施例中，已固化有機聚合材料可僅存在於所欲區域中，譬如僅在互連電路突片的區域中。
在另一實施例中，說明一種製作透明導電基材的方法，該方法包含：提供一撓性透明基材，該撓性透明基材包含設置於該撓性透明基材上的一透明導電層以及設置於該撓性透明基材上的複數個金屬跡線，使得該等金屬跡線與該透明導電層電性連通，且包含該等金屬跡線的一部分該撓性透明基材形成一互連電路突片；以及施加一層有機可聚合材料到至少該互連電路突片的該等金屬跡線以及撓性透明基材；以及固化該有機可聚合材料。
提供具有必要導電層之撓性透明基材的通常製造在所屬領域中係已知。該方法通常會包含使用光微影術來以透明導電層(例如，ITO)與金屬跡線圖案塗布撓性透明基材(例如，PET)。將互連 電路以及可選地邊框區域以乾膜焊料遮罩或液態可聚合樹脂遮蔽，以從觀看區選擇性蝕刻金屬。在一些實施例中，遮蔽區域經保持，以提供已固化有機聚合材料的曝露表面層。可藉由光固化、熱固化、或其組合來固化乾膜焊料遮罩以及液態可聚合樹脂。
實例
材料
Figure 105109285-A0305-02-0021-1
觸碰式感測器製程
表2提供將4個不同製造序列製程以10個製程步驟詳述的大致概觀。這些製程的首二者運用銅作為在初始ITO層上的金屬層而末二者則運用APD(見製程步驟2)。製程A)與C)使用乾膜焊料遮罩作為互連電路突片與邊框表面層之材料，而製程B)與D)則使用光可聚合樹脂作為互連電路與邊框表面層之材料。兩個不同金屬製程步驟以及兩種邊框與電路突片材料得出經選擇以繪示用於製造觸控螢 幕之光學處理情況的4個製程(A至D)。製程A至製程D經詳細地說明於下列的段落中。
表2A與表2B顯示全部4個製程共同的一些製程步驟，包括步驟1、3、4、6、7、8、9、以及10。表2亦顯示一個子集之製程所獨有且將以製程步驟2a與製程步驟2b(作為金屬塗布步驟的替代物)以及步驟5a與步驟5b(作為邊框遮蔽步驟的替代物)來說明的一些製程步驟。下列段落提供這些編號製程步驟之各者的細節，接著是特別說明A至D這4個製程的段落。
Figure 105109285-A0305-02-0022-2
Figure 105109285-A0305-02-0023-3
步驟1)將複合ITO塗布於PET上
使用於這些製程之各者的PET膜係可購自DuPont Teijin films,Chester,VA,USA的125微米厚Melinex ST 506聚對苯二甲酸乙二酯。標為「將複合ITO塗布於PET上」的步驟涉及將ITO/SiAlOx/ITO層的多層透明電極結構真空沉積(亦稱為濺射)於PET膜的兩個主表面上。用於沉積此多層電極結構的製程係詳述於先前技術US2011/0139516中。所得到的多層ITO塗層經使用來自Mitsubishi之Loresta-AX MCP-T370上的習用4點探針測量來測量薄片電阻(sheet resistance)，其具有120歐姆/sq的所得測量值。所測得的透光率值正常下>使用來自BYK-Gardner USA之Haze-gard霧度計在可見範圍中所測得的90%。
步驟2a)將銅塗布於ITO上
此步驟得到先前以ITO塗布步驟1)來塗布之兩個主表面上的金屬Cu塗層。就銅金屬塗布製程而言，該塗布涉及下列步驟：(i)將銅以習用真空沉積至大約500nm的厚度，接著是(ii)以習用電鍍得到大約12um厚之最後厚度的銅的第二步驟。
步驟2b)將APD塗布於ITO上
此步驟得到先前以ITO塗布步驟1)來塗布之兩個主表面上的金屬AgPdNd合金塗層(標為APD)。就APD金屬塗布製程而言，該塗布涉及如在WO2014/168712中所說明之最終厚度500nm的真空沉積製程。
步驟3)光微影術圖案化(ITO與金屬塗布兩側)
使用在先前技術中所示的光微影術與蝕刻方法(亦即，WO2013/049267、WO2013/010067)來圖案化透明導電電極以及金屬跡線(Cu或者APD)。使用習用設備將基於聚甲基丙烯酸酯的乾膜光阻(譬如來自Kolon industries Inc.Republic Korea的Kolon乾膜KM-1150)層壓於基材上。層壓係以100至120℃之溫度且在33PSI之壓力下來執行。製造由所欲圖案之清透與暗部分組成的一光學工具並將該光學工具置於基材上。隨後使用50至60mJ/cm2能量的紫外線(UV)曝光以透過該光學工具的清透區來曝露並聚合光阻。隨後在於30℃、0.8wt%之水性碳酸鈉溶液中的顯影期間，光阻的非聚合部分溶解掉，以提供至下伏金屬層的進出。
接著將所得的光阻圖案以水淋洗並風乾，再進行蝕刻製程。在蝕刻製程中，使用氧化還原蝕刻溶液來同時蝕刻ITO與金屬(Cu或者APD)層兩者。此氧化還原蝕刻劑的一般實例由來自Mercury Chemicals Pte Ltd,Singapore的氯化銅(180g/l)水性溶液以 及來自Mercury Chemicals Pte Ltd,Singapore的1至2莫耳鹽酸組成。蝕刻係藉由使用習用蝕刻設備、以30至45PSI之壓力在45-60℃下將蝕刻劑噴灑在基材材料上上來執行。因此，此蝕刻步驟移除在不存在有光阻層之區中的ITO與金屬(Cu或者APD)層兩者。
步驟4)剝除殘餘光阻
在完成步驟3)光微影術圖案化之後，不再需要殘餘光阻。對於該等製程之各者，使用卷對卷剝除機、使用溫度約45℃的水中包括25wt%之單乙醇胺(MEA)(可得自Aik Moh Paints & Chemicals Pte Ltd,Singapore)的剝除溶液來剝除殘餘光阻層。在卷對卷製程中，以約20psi的噴灑壓力，透過噴嘴來噴灑剝除溶液。接著，藉由將水噴灑於基材上來淋洗經蝕刻的成層結構，並且風乾。
步驟5a)使用以乾膜焊料遮罩來遮蔽邊框
此步驟涉及施加一乾膜焊料遮罩作為一永久性光阻覆蓋材，以遮蔽邊框區域及互連電路突片區域兩者。這會得到已固化有機聚合物材料，該已固化有機聚合物材料防止在邊框區或互連電路突片區(圖1)中的金屬層(銅或APD)在稍後的蝕刻步驟中被蝕刻。將使用來自Hitachi Chemical Co.,Ltd,Japan之Raytec FR-5425的此乾膜焊料遮罩覆蓋材，在設定至110℃的層壓溫度下施加至來自Sidrabe Inc的習用真空貼合機中。
藉由選擇性之金屬邊框區曝光同時阻擋觸碰式感測器區及接合墊區之曝露的手段，將具有圖案化金屬層與ITO層之來自製程步驟4)的基材層壓至部分固化的乾膜。為了執行此選擇性曝光，將來自高壓水銀燈之70mJ/cm2的均勻UV曝光能量與Mylar光學工具合併使用。Mylar光學工具允許金屬邊框區之曝露，同時阻擋來自觸碰式感測器觀看區及接合墊區的光線。FR5425乾膜於曝光區中聚合，而其餘部分則不會聚合以使其等在顯影步驟期間將在30℃下溶解於水性0.8%碳酸鈉溶液中。在顯影步驟之後，藉由曝露至具有1J/cm2能量的紫外光並接著在140℃下加熱而進一步將FR-5425膜固化。
步驟5b)使用液態可聚合樹脂來遮蔽邊框
此步驟涉及施加與固化液態可聚合樹脂(亦即，使用網版印刷)，以形成已固化有機聚合層於包括互連電路突片的邊框區域中。此層遮蔽邊框區及互連電路突片兩者，以便防止金屬塗層(Cu或者APD)在稍後的製程步驟中被蝕刻。在此製程中，可經由網版印刷或其他合適的方法，將樹脂施加於金屬邊框與互連電路突片區上。一種合適的材料係以20：1重量百分比之比率混合之來自Hitachi chemical的以聚醯亞胺為基底之樹脂SN-9000NHA以及硬化劑SN-9000NHB。SN-9000係適用於網版印刷製程的以聚醯亞胺為基底之樹脂。藉由(譬如)網版印刷或透過遮罩噴灑的技術，可將樹脂混合物選擇性施加於邊框區上同時避免接合墊區域。就網版印刷方法而言，可將線直徑44um且孔隙157um的聚酯篩網置於觸碰式感測器基材 上且可將SN9000樹脂混合物散布於該網上且使用22N/cm網版張力來印刷。接著可藉由在爐子中以140℃/60min加熱將經印刷的基材固化。
步驟6)遮蔽連接區
此步驟涉及將膠帶施加於互連電路突片的連接區上方，以遮蔽在彼區中的銅作為臨時製程輔助件。將3M Kapton黏著膠帶5413手動地黏貼在接合墊區上以當作可重複加工的保護層。該保護層防止在下列用於從觀看區蝕刻金屬的製程步驟7)期間之接合墊的任何蝕刻。將臨時膠帶移除後，進行覆蓋電鍍製程及組裝製程。
步驟7)從觀看區選擇性蝕刻金屬
此製程步驟藉由從下伏之ITO層選擇性蝕刻而從觀看面積中移除金屬層(Cu或APD)。金屬選擇性蝕刻劑由1.5莫耳/公升的氯化銅、6莫耳/公升的氯化銨組成。藉由添加氫氧化銨將蝕刻溶液的pH值調整到pH8.5。將蝕刻溶液的溫度維持於50至50℃。藉由以30PSI之壓力將蝕刻溶液噴灑至基材來執行金屬層(Cu或者APD)的蝕刻。接著以稀釋的氫氧化銨溶液來洗滌基材。在此蝕刻步驟期間，已固化有機聚合層(步驟5a的DFSM或步驟5b的適形可聚合樹脂)保護在邊框與互連電路突片區中的金屬(Cu或APD)免於被蝕刻。最後，以水來淋洗基材，再接著風乾。
步驟8)(可選的)突片穿孔或切條
此步驟涉及用以形成具有連接器突片之個別段之可選的雷射切割，且亦可(可選地)使用來將該突片穿孔以使其更具撓性並較佳實現跡線至控制板之連接(圖2a與圖2b)。將來自3M的壓敏性雙側黏著劑3M 467MP黏貼在透明基材上接合墊的相對側。將2密耳厚的加強件(來自DuPont的DuPont Kapton FPC聚醯亞胺膜)黏貼在黏著膜的頂部上。根據所欲的觸碰式感測器模組尺寸，藉由使用來自Preco Inc.之雷射機器的雷射切割製程來裁切觸碰式感測器基材。所得的觸碰式感測器基材由具有透明基材與透明導電電極的觸碰式觀看區及具有金屬邊框的非觀看區所組成。在觸碰式非觀看區中，金屬跡線的末端為在相同透明基材之突片部分中的接合墊。突片長度係在自觸碰式感測器基材之周邊2cm至20cm的範圍。將突片部分穿孔，以促進在將接合墊插入至觸碰式感測器之電子單元的ZIF連接器時突片的簡單接合。藉由使用來自Preco Inc.之雷射機器的雷射切割製程來進行穿孔。所穿孔之圓圈之直徑的範圍自25至75um。
步驟9)覆蓋電鍍(對Cu實例較佳)
藉由將接合墊區上的Kapton可重複加工膠帶(3M 5413)自表面剝離來移除。接著以非腐蝕性金屬(譬如金、錫、銀、鎳)覆蓋電鍍在接合墊區中的經曝露銅金屬。以來自Autotech Inc.的Stannatech製程來實施錫電鍍。在stannatech製程中，以由稀釋硫酸組成的酸性清潔劑以及由過硫酸鈉與30wt%硫酸組成的微蝕刻來清潔 基材。藉由將接合墊區浸漬於在50至60℃之來自Autotech Inc的Stannadip溶液中達2分鐘、接著在50至60℃進行來自Autotech Inc的stannatech達5分鐘來實施電鍍。接著以水淋洗錫電鍍樣本，接著是風乾。
步驟10)觸碰式感測器構造
觸碰式感測器構造示意性地顯示於圖4中。使用光學清透黏著劑(亦即，來自3M的50um OCA 3M 8146)來層壓具有透明的列與行電極的觸碰式感測器基材，以形成用於電容式觸碰式感測器應用的矩陣型電極。將來自觸碰式感測器基材之突片部分的接合墊直接插入觸碰式感測器模組之電子單元的零插入力(ZIF)連接器。
製程A)乾膜焊料遮罩與銅
如先前說明於表2中者，製程A)包括詳述於以上段落中的製程步驟1、2a、3、4、5a、6、7、8、9、及10。
製程B)液態可聚合樹脂與銅
如說明於表2中者，製程B)包括詳述於以上段落中的製程步驟1、2a、3、4、5b、6、7、8、9、及10。
製程C)乾膜焊料遮罩與APD金屬合金
如說明於表2中者，製程C)包括詳述於以上段落中的製程步驟1、2b、3、4、5a、6、7、8、9、及10。
製程D)液態可聚合樹脂與APD金屬合金
如說明於表2中者，製程D)包括詳述於以上段落中的製程步驟1、2b、3、4、5b、6、7、8、9、及10。
彎折故障測試：
使用具有2mm直徑條的Elecometer 1501圓柱狀心軸彎折測試器來施行彎折故障測試。將互連電路樣本圍繞心軸折疊且在正面及反面兩側上彎折。使用兩探針Fluke萬用電表來跨透明導電電極的末端與接合墊測量樣本電路的電阻值。將樣本重複彎折，直到由增加的電阻指示出故障為止。
樣本結果：
Figure 105109285-A0305-02-0030-4
100:透明導電組件
105:黏著劑
110:撓性透明基材
111:硬式片材材料
120:透明導電層；透明導體；跡線
130:金屬跡線
140:互連電路突片
141:邊框區域
142:中央區域
150:已固化有機聚合層
151:曝露表面層
160:覆蓋層；玻璃
170:光學透明黏著劑材料
175:面
180:導電墊
185:抗腐蝕表面層

Claims (23)

  1. 一種透明導電組件，其包含：一撓性透明基材；一透明導電層，其設置於該撓性透明基材之至少一中央區域處的該撓性透明基材上；複數個金屬跡線，其等設置於該透明導電層上且與該透明導電層電性連通，其中該撓性透明基材、金屬跡線、以及可選地該透明導電層的一部分形成一互連電路突片；其中至少該互連電路突片包含已固化有機聚合材料的一曝露表面層。
  2. 如請求項1之透明導電組件，其中至少該互連電路突片不具有PET覆蓋材。
  3. 如請求項1之透明導電組件，其中該已固化有機聚合材料設置於相鄰該透明導電組件之該互連電路突片的一邊框區域處。
  4. 如請求項3之透明導電組件，其中該邊框區域不具有PET覆蓋材。
  5. 如請求項1之透明導電組件，其中一覆蓋層設置於該透明導電層除了該互連電路突片以外之一中央區域上。
  6. 如請求項5之透明導電組件，其中該覆蓋層係玻璃、一聚合覆蓋材、或一已固化有機聚合材料。
  7. 如請求項1之透明導電組件，其中該已固化有機聚合材料具有5至50微米之範圍的一厚度。
  8. 如請求項1之透明導電組件，其中該已固化有機聚合材料具有5至10微米之範圍的一厚度。
  9. 如請求項1之透明導電組件，其中該透明導電層具有小於100或75奈米的一厚度。
  10. 如請求項1之透明導電組件，其中該已固化有機聚合材料具有1至5GPa之範圍的一拉伸模數。
  11. 如請求項1之透明導電組件，其中該已固化有機聚合材料包含一已固化(甲基)丙烯酸酯或已固化環氧可聚合樹脂。
  12. 如請求項1之透明導電組件，其中該撓性透明基材係具有約50至200微米之範圍之一厚度的一有機聚合膜。
  13. 如請求項1之透明導電組件，一透明導電層包含銦錫氧化物。
  14. 如請求項1之透明導電組件，其中該等金屬跡線具有約3至15微米之範圍的一厚度及約25至60微米之範圍的一寬度。
  15. 如請求項1之透明導電組件，其中該互連電路突片的該撓性透明基材進一步包含穿孔。
  16. 如請求項1之透明導電組件，其中該等金屬跡線在該互連電路突片的一周圍邊緣附近形成接合墊，且一硬化層設置於與該等接合墊相對之該撓性透明基材的表面上。
  17. 如請求項16之透明導電組件，其中相鄰該透明導電組件之該互連電路突片的一邊框區域缺乏該已固化有機聚合材料，且於該曝露表面層處包含一抗腐蝕金屬材料。
  18. 如請求項1之透明導電組件，其中當該互連電路突片彎折成半徑2mm至少40次循環時，該等金屬跡線沒有破裂。
  19. 一種觸碰式感測器，其包含如請求項1至18中任一項之透明導電基材。
  20. 一種製造一透明導電基材的方法，其包含：提供一撓性透明基材，該撓性透明基材包含設置於該撓性透明基材上的一透明導電層以及設置於該撓性透明基材上的複數個金屬跡線，使得該等金屬跡線與該透明導電層電性連通，且包含該等金屬跡線的一部分該撓性透明基材形成一互連電路突片； 施加一層有機可聚合材料到至少該互連電路突片的該等金屬跡線以及撓性透明基材；固化該有機可聚合材料。
  21. 如請求項20之方法，其中該有機可聚合材料包含一乾膜焊料遮罩。
  22. 如請求項20之方法，其中該有機可聚合材料包含一液態可聚合樹脂。
  23. 如請求項20至21之方法，其中該固化包含光固化、熱固化、或其組合。
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