TWM498950U - 透明導電結構 - Google Patents
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Description
本新型創作係關於觸控面板基板之技術領域，尤指能夠取代ITO基板的一種透明導電結構。
目前為止，觸控面板主要係應用於智慧型手機、平板電腦等螢幕尺寸較小的電子裝置之上，然而，隨著All In One PC、大尺寸筆記型電腦、與大型觸控螢幕之市場需求的逐漸增加，大尺寸觸控面板之製造價格以及ITO(氧化銦錫，Indium tin oxide)基材之電阻值便逐漸成為大尺寸觸控面板的主要問題來源；其中，ITO基材之面電阻值約為100Ω/□~400Ω/□，且其線電阻值約為10,000Ω~50,000Ω。此外，ITO基材電阻值過高的缺點容易影響到觸控驅動IC的演算速度。因此，一旦將ITO基材應用於製作大尺寸觸控面板之時，ITO基材本身具備的缺點所引起之不良影響就明顯浮現了。
有鑑於ITO基材無法被應用於大尺寸觸控面板之製作，一種使用金屬網格(Metal Mesh)作為感測電極之技術遂被發展出來。請參閱第一圖，係習知的一種ITO觸控面板的架構圖。如第一圖所示，習知的金屬網格觸控面板1’的結構係包括：一液晶顯示模組16’、一第一光學膠15’、一
金屬網格觸控基板10’(metal mesh touch panel)、一上電極101’、一下電極102’、一第二光學膠11’、一抗眩光膜12’(Anti-glare film)、一第三光學膠13’、以及一上蓋基板14’(cover lens)。
於所示習知的ITO觸控面板1’的結構中，除了上蓋基板14’會反光之外，構成ITO觸控基板10’之奈米金屬導線(未圖示)亦會產生反光，這樣的反光效果所產生的光干涉現象容易導致人眼之視覺疲勞，而造成顯示品質下降的問題；因此，於所示的ITO觸控面板1’的結構中又增設了一層抗眩光膜12’(Anti-glare film)，以降低奈米金屬導線與上蓋基板14’所造成的反光問題。
然而，由於習知的ITO觸控面板1’採用抗眩光膜12’來降低奈米金屬導線與上蓋基板14’所造成的反光問題，結果導致了ITO觸控面板1’整體厚度與製造成本之增加，同時，抗眩光膜12’亦影響到ITO觸控面板1’的透光性。再者，習知的ITO觸控面板1’通常以奈米碳管、奈米銀線、或石墨烯製作所述的金屬網格觸控基板10’之奈米金屬導線；其中，由於奈米碳管與石墨烯因成本較高且不易量產，一般係將奈米銀線製成金屬網格觸控基板10’之奈米金屬導線。然而，除了成本昂貴之外，奈米銀導線本身容易產生氧化反應或硫化反應，而增加透明導電結構(金屬網格觸控面板1’)的表面電阻值；長期使用後，奈米銀導線可能因為銀遷移(Silver Migration)現象而形成斷路，造成電性失效。
因此，有鑑於習用的ITO觸控面板仍具有諸多的缺陷，本案之發明人係極力加以研究創作，終於研發完成本新型創作之一種透明導電結構。
本新型創作之主要目的，在於提供一種透明導電結構，其面電阻值為約0.01Ω/□~1Ω/□，且其線電阻值小於250Ω。因此，本創作之透明導電結構之面電阻值及線電阻值皆遠小於習知技術所使用之ITO基材的面電阻值(約100Ω/□~400Ω/□)與線電阻值(約10,000Ω~50,000Ω)。由於本創作所提供的透明導電結構具有較低的面電阻值及較高導電度；因此，以本創作之透明導電結構作為金屬網格觸控基板之觸控顯示裝置，將具有較佳的觸控靈敏度。另一方面，於本創作所提供的透明導電結構之中，金屬網格結構中的銅金屬層之上下表面皆形成有深藍色、深灰色或黑色的介電層與抗反射層所覆蓋，因此可避免光反射、光散射或光繞射所產生的色偏現象。
因此，為了達成本新型創作上述之目的，本案之發明人提出一種透明導電結構，係包括：一透明基板，具有一上表面與一下表面；一第一介電層，係形成於該透明基板之該上表面之上；一第一金屬層，係形成於該第一介電層之上；一第一抗反射層，係形成於該第一金屬層上之上；一第二介電層，係形成於該透明基板之該下表面之上；一第二金屬層，係形成於該第二介電層之上；以及一第二抗反射層，係形成於該第二金屬層上之上；其中，該第一介電層、該第一金屬層與該第一抗反射層係構成一第一金屬網格於該上表面之上，且該第二介電層、該第二金屬層與該第二抗反射層係構成一第二金屬網格該下表面之上。
1‧‧‧透明導電結構
11‧‧‧透明基板
111‧‧‧第一介電層
112‧‧‧第一金屬層
113‧‧‧第一抗反射層
111a‧‧‧第二介電層
112a‧‧‧第二金屬層
113a‧‧‧第二抗反射層
110‧‧‧第一金屬網格
110a‧‧‧第二金屬網格
114‧‧‧第一附著層
114a‧‧‧第二附著層
115‧‧‧第一保護層
115a‧‧‧第二保護層
16’‧‧‧透明導電結構
15’‧‧‧透明基板
10’‧‧‧第一網格結構
101’‧‧‧第一金屬層
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11’‧‧‧第一抗反射層
12’‧‧‧第二網格結構
13’‧‧‧第二金屬層
14’‧‧‧第二介電層
1’‧‧‧金屬網格觸控面板
第一圖係習知的一種ITO觸控面板的架構圖；第二圖係本創作之一種透明導電結構的示意性上視圖；第三圖係本創作之透明導電結構的第一實施架構圖；第四圖係透明導電結構之中的第一金屬層、第二金屬層與透明基板的架構圖；以及第五圖係本創作之透明導電結構的第二實施架構圖。
為了能夠更清楚地描述本新型創作所提出之一種透明導電結構，以下將配合圖式，詳盡說明本新型創作之較佳實施例：請參閱第二圖，係本創作之一種透明導電結構的示意性上視圖(schematic top view)；並且，請同時參閱第三圖，係本創作之透明導電結構的第一實施架構圖。如第二圖與第三圖所示，本創作之透明導電結構1的第一實施架構係包括：一透明基板11、形成於該透明基板11之上表面之上的一第一介電層111、形成於該第一介電層111之上的一第一金屬層112、形成於該第一金屬層上112之上的一第一抗反射層113、形成於該透明基板11之下表面之上的一第二介電層111a、形成於該第二介電層111a之上的一第二金屬層112a、以及形成於該第二金屬層上112a之上的一第二抗反射層113a。其中，該第一介電層111、該第一金屬層112與該第一抗反射層113係構成一第一金屬網格110
於該上表面之上，且該第二介電層111a、該第二金屬層112a與該第二抗反射層113a係構成一第二金屬網格110a該下表面之上。
於此創作中，所述第一金屬網格110係呈橫向延伸且所述第二金屬網格110a係且呈縱向延伸，使得第一金屬網格110的複數金屬導線及第二金屬網格110a的複數金屬導線構成彼此交錯之方格狀結構(如第二圖所示)。並且，由於第一金屬網格110的金屬導線以及第二金屬網格110a的金屬導線之線寬皆介於1微米至15微米之間，是以這些細微之金屬導線能夠有效防止干涉條紋(interference fringes)等光學現象，例如所謂的莫瑞效應(Moire effect)。並且，第一金屬網格110的金屬導線以及第二金屬網格110a之較佳實施態樣之金屬導線線寬為1μm~10μm。
必須進一步說明的是，本創作之透明導電結構1主要應用於作為觸控顯示裝置之金屬網格觸控面板，因此所述透明基板11可以是剛性基板，例如玻璃、玻璃纖維或硬塑膠。此外，所述透明基板11也可以是可撓性基板，例如聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚對苯二甲基乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)或三醋酸纖維(Tri-cellulose acetate,TAC)。
第三圖清楚表示第一金屬網格110係由第一介電層111、第一金屬層112與第一抗反射層113所構成，且第二金屬網格110a係由第二介電層111a、第二金屬層112a與第二抗反射層113a所構成。其中，所述第一金屬層112與第二金屬層112a之材料為銅，且其厚度約為0.2μm~3.0μm。由於銅的電阻率為約1.678×10-6
Ω．cm，遠低於其他非金屬的透明導電材料(例如奈米碳管)；因此，能將銅金屬
製成光穿透率達85%以上的薄導電層，便可作為一透明導電結構。基於前述物理基礎，本創作係將由銅所製成的第一金屬層112與第二金屬層112a分別形成於該透明基板11之上表面與下表面，並且，第一金屬層112與第二金屬層112a係相對於該透明基板11而構成銅網格結構；如此，光線便可經由銅網格結構的方格孔洞而穿過透明基板11，使得銅網格結構與透明基板11具有很高的透光率。
請參閱第四圖，係透明導電結構1之中的繪示出第一金屬層112、第二金屬層112a與透明基板11的架構圖。如第四圖所示，當光線射向第一金屬層112與透明基板11之時，部分的光會經銅網格結構的方格孔洞而穿過透明基板11且部分的光會受到第一金屬層112之反射；並且，部分穿過透明基板11的光會受到第二金屬層112a之反射。同樣地，當光線射向第二金屬層112a與透明基板11之時，部分的光會經銅網格結構的方格孔洞而穿過透明基板11且部分的光會受到第二金屬層112a之反射；並且，部分穿過透明基板11的光會受到第一金屬層112之反射。
為了解決第四圖所呈現出的光反射現象，如第三圖所示，本創作係於透明基板11與第一金屬層112之間增設第一介電層111，並於透明基板11與第二金屬層112a之間增設第二介電層111a。其中，第一介電層111與第二介電層111a之增設可以解決部分穿過透明基板11的光受到第一金屬層112(與/或第二金屬層112a)之反射之問題。
於本創作中，所述第一介電層111與所述第二介電層111a之材料可以是金屬、含氧的金屬化合物或者含硫的金屬化合物，且其厚度為約1nm~200nm。值得注意的是，所述之含氧或含硫的金屬化合物係指氧分子、氧原子或硫
原子摻雜在金屬材料中。當金屬材料中摻雜氧分子、氧原子或硫原子時，會使得金屬化合物失去金屬光澤，進而得到藍色、深藍色、深灰色或黑色的金屬氧化物或金屬硫化物。如此，由於透明基板11與第一金屬層112之間係增設有藍色、深藍色、深灰色或黑色之第一介電層111，且透明基板11與第二金屬層112a之間係增設藍色、深藍色、深灰色或黑色之第二介電層111a，因此，當部分穿過透明基板11的光射向第二金屬層112a與/或第一介電層111之時，第二金屬層112a與/或第一介電層111便會吸收光，藉此消除光反射現象。
請再參閱第四圖，當光線射向第一金屬層112(或第二金屬層112a)與透明基板11之時，部分的光會經銅網格結構的方格孔洞而穿過透明基板11且部分的光會受到第一金屬層112(或第二金屬層112a)之反射。為了解決類似的光反射現象，如第三圖所示，本創作又於第一金屬層112之上形成一第一抗反射層113，並同時於第二金屬層112a之上形成一第二抗反射層113a。其中，第一抗反射層113與第二抗反射層113a之材料可以是金屬、含氧的金屬化合物或者含硫的金屬化合物，且其厚度為約5nm~1000nm。如此，當光線射向第一金屬層112與/或第二金屬層112a之時，第一抗反射層113與/或第二抗反射層113a便會吸收光，藉此消除光反射現象。
請繼續參閱第五圖，係本創作之透明導電結構的第二實施架構圖。為了增加前述第三圖所繪示之透明導電結構1的良率及效能，本創作又提供如第五圖所示之透明導電結構1的第二實施架構。不同於前述第三圖所繪示之透明導電結構1的第一實施架構，第二實施架構係更包括：
形成於該透明基板11之該上表面與該第一介電層111之間的一第一附著層114、形成於該透明基板11之該下表面與該第二介電層111a之間的一第二附著層114a、覆蓋該第一抗反射層113的一第一保護層115、以及覆蓋該第二抗反射層113a的一第二保護層115a。
承上述之說明，第一附著層114與第二附著層114a之材料可以是金屬、金屬硫化物或金屬氧化物，且其厚度為1nm~200nm。另，第一保護層115與第二保護層115a之材料為厚度為約10μm~100μm的一光學透明膠(optical clear adhesive，OCA)，例如透明壓克力膠(clear acrylic adhesive)。
如此，上述說明係已完整、清楚地揭露本創作之透明導電結構1的示範性實施架構。以下，將繼續說明所述透明導電結構1的實施例。
透明導電結構1的實施例一係藉由以下製造步驟而完成：(1)以PET作為該透明基板11；(2)於PET透明基板11的上表面及下表面同時濺鍍厚度約20nm的鎳鉻合金以作為一第一附著層114與一第二附著層114a；(3)於第一附著層114與第二附著層114a之上同時濺鍍鋅銅合金以作為一第一介電層111與一第二介電層111a；(4)利用一第一電鍍製程將銅金屬鍍在第一介電層111與第二介電層111a之上，以形成一第一金屬層112與一第二
金屬層112a；其中，第一附著層114與第二附著層114a係加強了鎳鉻合金和銅之間的結合能力；(5)利用一第二電鍍製程將鎳鋅硫化合物鍍在第一金屬層112與第二金屬層112a之上，以形成一第一抗反射層113與一第二抗反射層113a；(6)接著，利用微影製程技術(photo lithography)，將第一抗反射層113、第一金屬層112、第一介電層111、與第一附著層114蝕刻成第一金屬網格110，並同時將第二抗反射層113a、第二金屬層112a、第二介電層111a、與第二附著層114a蝕刻成第二金屬網格110a；以及(7)光學透明膠(optical clear adhesive，OCA)於第一抗反射層113與第二抗反射層113a之上，以作為一第一保護層115與一第二保護層115a。
於實施例一的製造步驟中，該第一電鍍製程所使用的電鍍溶液之配方係如下列表(一)所示。
於實施例二的製造步驟中，該第一電鍍製程所使用的電鍍溶液之配方係如下列表(二)所示。
進一步地，吾人可量測實施例一之附著層(tie coat)及抗反射層的色彩座標(L*,a*,b*)，並將量測整理於下列表(三)之中。由表(三)，吾人係可確認實施例一之附著層及抗反射層的色彩座標均趨近黑色，用以吸收反射光或散射光，並且降低光繞射現象。
表(三)
再者，利用感應耦合電漿質譜法(Inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP)確認實施例一所製得之透明導電結構1的面電阻值及線電阻值，並將所得之量測資料整理於下列表(四)之中。
透明導電結構1的實施例二係同樣透過上述步驟(1)~步驟(7)而製得。獲得實施例二之透明導電結構1之後，吾人可量測實施例二之附著層(tie coat)及抗反射層的色彩座標(L*,a*,b*)，並將量測整理於下列表(五)之中。由表(五)，吾人係可確認實施例二之附著層及抗反射層的色彩座標均趨近黑色，用以吸收反射光或散射光，並且降低光繞射現象。
表(五)
再者，利用感應耦合電漿質譜法(Inductively coupled plasma-mass spectrometry,ICP)確認實施例二所製得之透明導電結構1的面電阻值及線電阻值，並將所得之量測資料整理於下列表(六)之中。
如此，上述實施例一與實施例二的實驗量測數據皆證實了：
(1)本創作之所提供的透明導電結構1之面電阻值為約0.01Ω/□~1Ω/□，且線電阻值小於250Ω。因此，可以確定的是，本創作之透明導電結構1之面電阻值及線電阻值皆遠小於習知技術所使用之ITO基材的面電阻值(約100Ω/□~400Ω/□)與線電阻值(約10,000Ω~50,000Ω)。
(2)同時，由實驗量測結果亦可得知，由於本創作所提供的透明導電結構具有較低的面電阻值及較高導電度；因此，以本創作之透明導電結構作為金屬網格觸控基板之觸控顯示裝置，將具有較佳的觸控靈敏度。
(3)另一方面，於本創作所提供的透明導電結構1之中，金屬層之上下表面皆形成有深藍色、深灰色或黑色的介電層與抗反射層所覆蓋，因此可避免光反射、光散射或光繞射所產生的色偏現象。
必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本創作可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1‧‧‧透明導電結構
11‧‧‧透明基板
111‧‧‧第一介電層
112‧‧‧第一金屬層
113‧‧‧第一抗反射層
111a‧‧‧第二介電層
112a‧‧‧第二金屬層
113a‧‧‧第二抗反射層
110‧‧‧第一金屬網格
110a‧‧‧第二金屬網格
Claims (10)
- 一種透明導電結構，係包括：一透明基板，具有一上表面與一下表面；一第一介電層，係形成於該透明基板之該上表面之上；一第一金屬層，係形成於該第一介電層之上；一第一抗反射層，係形成於該第一金屬層上之上；一第二介電層，係形成於該透明基板之該下表面之上；一第二金屬層，係形成於該第二介電層之上；以及一第二抗反射層，係形成於該第二金屬層上之上；其中，該第一介電層、該第一金屬層與該第一抗反射層係構成一第一金屬網格於該上表面之上，且該第二介電層、該第二金屬層與該第二抗反射層係構成一第二金屬網格該下表面之上。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，其中，該第一金屬網格與該第二金屬網格之線寬係介於1微米至15微米之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，其中，該透明基板為一剛性基板或一可撓性基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，其中，該第一介電層及該第二介電層之材料可為下列任一者：金屬、金屬氧化物或含金屬硫化物。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，其中，該第一抗反射層與該第二抗反射層之材料可為下列任一者：金屬、金屬氧化物或金屬硫化物。
- 如申請專利範圍第4項或第5項所述之透明導電結構，其中，所述金屬可以是下列任一者：鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錫(Sn)、鈷(Co)、釩(V)以及上述任兩者以上之合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，其中，該第一金屬層及該第二金屬層的材料為銅或銀。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，更包含：一第一保護層，係覆蓋該第一抗反射層；以及一第二保護層，係覆蓋該第二抗反射層；其中，該第一保護層及該第二保護層之材料為一光學透明膠(Optical Clear Adhesive，OCA)。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明導電結構，更包含： 一第一附著層，係形成於該透明基板之該上表面與該第一介電層之間；以及一第二附著層，係形成於該透明基板之該下表面與該第二介電層之間；其中，該第一附著層及該第二附著層之材料可以是金屬、金屬硫化物或金屬氧化物。
- 如申請專利範圍第3項所述之透明導電結構，其中，所述的剛性基板之材料可以是玻璃、玻璃纖維或硬塑膠；並且，所述的可撓性基板之材料可以是聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚對苯二甲基乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)或三醋酸纖維(Tri-cellulose acetate,TAC)。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106814897A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 介面光电股份有限公司 | 金属网格触控模组及其适用的触控显示装置 |
| US9978821B2 (en) | 2016-03-18 | 2018-05-22 | Industrial Technology Research Institute | Display device |
| TWI699675B (zh) * | 2015-07-24 | 2020-07-21 | 日商住友金屬礦山股份有限公司 | 導電性基板、導電性基板的製造方法 |
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-
2014
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