TWI399449B - 透明導電膜的製作方法 - Google Patents

Description

透明導電膜的製作方法

本發明是有關於一種導電膜的製作方法，且特別是有關於一種透明導電膜的製作方法。

隨著半導體技術的逐步成熟，透明導電膜已經廣泛的應用於各種領域的電子裝置中。舉例而言，液晶顯示面板中用以維持顯示電壓的畫素電極、對向電極以及觸控面板中的感測電極都是透明導電膜所應用的領域。透明導電膜的材料大部份都是以銦錫或銦鋅的金屬氧化物所組成。此類的金屬氧化物在某一光學厚度下可同時具有光可穿透性以及導電的性質。

以下將提出以觸控面板為例來進行說明。圖1繪示為一種觸控面板之示意圖。請參照圖1，觸控面板100例如是由一承載基板102、一第一透明導電薄膜104、一第二透明導電薄膜106以及多個間隙物108所組成。第一透明導電薄膜104需配置於較硬的承載基板102上，而間隙物108及第二透明導電薄膜106依序配置於其上。第一透明導電薄膜104與第二透明導電薄膜106一般是由鍍有透明導電膜的PET膜(聚乙烯對苯二甲酸酯膜，polyethylene terephthalate film,PET film)所組成。

使用者的按壓動作會使第二透明導電薄膜106向下碰觸與第一透明導電薄膜104進而產生對應的觸控訊號。因 此，承載基板102必需具有一定的機械強度和物理性質以避免觸控面板100之觸控動作產生錯誤的觸控訊號或是因人為誤觸造成訊號的傳遞錯誤。舉例而言，承載基板102往往是玻璃基板或是聚碳酸酯等硬質塑膠基板。

由於玻璃基板可以承受較高的溫度，所以選用玻璃做為承載基板102時，第一透明導電薄膜104例如是直接鍍覆於玻璃基板上的透明導電膜。不過，玻璃基板之質地容易碎裂，且也會使得觸控面板100重量增加。

聚碳酸酯等硬質塑膠基板雖質地較輕且容易成型，卻無法耐受濺鍍製程的高溫。因此，選用聚碳酸酯(PC)基板作為承載基板102時，第一透明導電薄膜104必需是鍍有透明導電膜的PET膜。且此鍍有透明導電膜的PET膜需額外再經由一貼膜製程才能將PET膜貼覆於硬質塑膠基板上。因此，PET膜與基板的貼合製程會造成生產成本的增加，也會因貼膜過程中造成良率的下降。如此一來，不但會增加生產的成本，觸控面板100本身的厚度也會增加，進而導致可見光的穿透率偏低。

本發明是提供一種透明導電膜的製作方法，以解決硬質塑膠基板無法應用於習知的透明導電薄膜濺鍍製程的問題。

本發明提出一種透明導電膜的製作方法，包括以下所述之步驟。首先，提供一反應腔室，其中反應腔室具有至 少一靶材以及至少一加熱裝置。然後，於反應腔室內產生一電漿，電漿位於靶材上方。接著，利用加熱裝置將電漿由一待機溫度升溫至一工作溫度，並將一硬質塑膠基板以一特定速率通過電漿上方，其中被電漿撞擊後的靶材粒子將以濺射方式沈積在硬質塑膠基板上形成一透明導電膜。

在本發明之一實施例中，上述之待機溫度為0℃~200℃。

在本發明之一實施例中，上述之工作溫度為0℃至450℃。

在本發明之一實施例中，於硬質塑膠基板通過電漿上方之前，上述之製作方法更包括先行對硬質塑膠基板進行一預處理製程。此預處理的製程例如是在硬質塑膠基板上塗佈數十奈米厚度的材料層,其組成成份包括鉻、矽、氧化矽或上述之組合。

在本發明之一實施例中，於硬質塑膠基板通過電漿上方之前，上述之製作方法更包括對硬質塑膠基板進行一預熱處理。舉例而言，預熱處理之製程溫度為70℃至130℃。

在本發明之一實施例中，上述之硬質塑膠基板的材質為聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)。

在本發明之一實施例中，上述靶材之材質包括以不同比例組成的銦錫或銦鋅的金屬氧化物。

在本發明之一實施例中，上述之工作溫度越高則特定速率越快。

本發明在硬質塑膠基板經過反應腔室時，會先經由一 瞬間加熱，此瞬間高溫的環境將有助於提高透明導電薄膜的導電性和物理性質。此外，硬質塑膠基板通過反應腔室的時間亦可以隨反應腔室的溫度不同而改變以避免塑膠基板變形。如此一來，本發明提供一可在硬質塑膠基板上形成透明導電膜的製作方法。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明。

由於塑膠基板本身可操作的溫度範圍較低，所以無法直接以傳統的濺鍍方式將透明導電膜塗佈於塑膠基板上。因此，塑膠基板的應用範圍大幅地受到限制。基於這樣的理由，本發明在此提出一種透明導電膜的製作方法，其可以直接在硬質塑膠基板上形成透明導電膜並且使透明導電膜具有良好的導電性質。此外，這樣的製作方式也不會使得硬質塑膠基板因受熱而變形或是損壞。

圖2繪示為本發明之一實施例的透明導電膜之製作流程的上視圖，圖3繪示為本發明之一實施例的透明導電膜之製作流程的側視圖。請同時參照圖2與圖3，本實施例之透明導電膜的製作方法，包括以下所述之步驟。首先，提供一反應腔室200，其中反應腔室200具有至少一靶材210以及至少一加熱裝置220。靶材210之材質可包括不同比例的銦錫或銦鋅的金屬氧化物，當然靶材210之材質也 可以選用其他的導電物質，本發明不限於此。

在一實施例中，靶材210中銦錫金屬的成分比例與銦鋅金屬的成分比例可以隨著不同的製程或是產品需求而調整。舉例而言，靶材210中錫金屬成分的比例可以是2~15%。不過，上述成分比例僅為舉例說明之用並非用以限定本發明之可實施範圍。

然後，於反應腔室200內產生一電漿230，電漿230例如是產生於靶材210上方。電漿230例如是由帶電氣體分子、氣體原子、電子等粒子所組成。電漿230中的這些粒子具有一定的能量可以撞擊靶材210之表面，使靶材210表面的粒子因電漿230轟擊而脫離靶材210本體。這些自靶材210脫離的粒子將會以一濺射方式沈積於另一材質的表面而達到濺鍍的效果。在本實施例中，反應腔室200內產生電漿230後會先使電漿230維持在待機狀態，此時反應腔室200內的待機溫度例如是0℃~200℃左右。

接著，利用加熱裝置220將電漿230由上述的待機溫度升溫至一工作溫度，並將一硬質塑膠基板300通過電漿230上方。此時，電漿230撞擊靶材210使靶材210表面的粒子脫離並以一濺射方式沈積於一硬質塑膠基板300上形成一透明導電膜310。在此步驟中，反應腔室200將被升溫至0℃~450℃左右的工作溫度。

在本實施例中，加熱裝置220主要是對電漿230加熱，使得電漿230和從靶材210被撞擊出來的粒子同時具有較高的能量。如此一來，將有利於靶材210被撞擊出來 的粒子得以在硬質塑膠基板300形成具有較佳的機械強度和物理性質的透明導電膜310。

一般而言，透明導電膜310具有較佳的物理性質，例如導電阻抗較低。因此，本實施例藉由瞬間加熱的動作使靶材210被撞擊出來的粒子獲得較高的能量得以形成導電性質較好的透明導電膜310。此外，本實施例使硬質塑膠基板300以一特定速率V通過電漿230上方，而非固定地放置於電漿230上方，所以硬質塑膠基板300不會因過度受熱而變型。換言之，本實施例可以在硬質塑膠基板300不變形之前提下，於硬質塑膠基板300上形成一透明導電膜310。

值得一提的是，硬質塑膠基板300通過電漿230上方的特定速率V實際上與環境的工作溫度條件控制有關。當工作溫度越高，硬質塑膠基板300通過電漿230上方的特定速率V需隨之增快。反之，硬質塑膠基板300通過電漿230上方的特定速率V則可以較為緩慢。硬質塑膠基板300例如可以設置於一台車上，以藉由控制台車的速率來改變硬質塑膠基板300通過電漿230上方的特定速率V。

在本實施例中，為了監控反應腔體200內的溫度變化，反應腔體200內例如可設置有溫度感測裝置240。溫度感測裝置240可以是一熱電耦棒，其伸入至反應腔體200內部以感測電漿230的溫度變化。當然，溫度感測裝置240也可以是其他的感溫裝置，本發明並不限於此。此外，本實施例是以工作溫度設定於0℃~450℃為例，但在其他實 施例中工作溫度也可隨不同的需求而改變。總而言之，環境的工作溫度越高，電漿230所獲得的能量越高。透明導電膜310的導電度也將有明顯地提升，但受限於硬質塑膠基板300本身的耐熱性較低。所以，在本實施例的製作方法中，環境的工作溫度必須控制在一適當的範圍之內，其不宜無限制的升溫。

在進行上述的製程步驟之前，為了提升透明導電膜310與硬質塑膠基板300之間的附著性，本實施例可以對硬質塑膠基板300進行一預處理製程。此製程包括形成一預處理層(未繪示)於硬質塑膠基板300之表面。預處理層(未繪示)之材質包括鉻、矽、氧化矽或上述之組合。當然，預處理層(未繪示)的材質不限於此，在其他的製程步驟中也可以選用其他的材料作為預處理層(未繪示)。

另外，於硬質塑膠基板300通過反應腔室200之前，本實施例更可以對硬質塑膠基板300進行一預熱處理，其預熱處理之製程溫度例如為70℃至130℃。預熱處理後的硬質塑膠基板300通過電漿230上方時，使得被撞擊出來的靶材210粒子溫度與硬質塑膠基板300的溫度更為接近。如此一來，不但可以增加透明導電膜310的機械強度，對整體透明導電膜310的物理性質也會有明顯的幫助。值得一提的是，本實施例之硬質塑膠基板300之材質例如採用聚碳酸酯，所以預熱處理之製程溫度例如不大於130℃以避免硬質塑膠基板300產生變形。另外，硬質塑膠基板300之材質還可以是聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚對苯 二甲酸乙酯(PET)、三醋酸纖維(TAC)、聚亞醯胺(PI)等材質。若硬質塑膠基板300採用其他材質時，預熱處理的製程溫度可以隨之改變。

更進一步而言，一般在對硬質塑膠基板300進行加工前，大部份都會先行對基板做一預烘烤製程，之後再將其置於一真空腔體中，以幫助表面水氣的有效去除。此外，在對硬質塑膠基板300進行塗佈加工前，還可以在其表面進行一活化製程，其例如是進行電漿製程以活化硬質塑膠基板300之表面。當然，本發明之製作方法不限定於上述的前處理步驟。

整體來說，一般應用於觸控面板的下層基板，都須額外再做一貼膜製程，此貼膜製程乃是將鍍覆有導電膜的塑膠膜(例如PET膜)貼覆於硬質塑膠基板300上。此貼膜製程可能發生的問題：除了會有導電膜易剥離的問題外，在貼膜的過程中也會造成產品良率的下降。相較於習知設計，本發明的觸控面板不僅可以摒除額外的貼膜製程，使得產品在製程良率上有較大的提升，同時應用本實施例形成透明導電膜310的硬質塑膠基板300，不但可以使觸控面板具有較佳的穿透率，同時硬質塑膠基板300容易加工與重量較輕的特性都有助於彌補玻璃基板之缺點。

由本實施例所製得的透明導電膜310具有良好的物理性質，特別是導電穩定性亦有明顯地提升。利用本實施例的製作方法，在PC基板上所形成之ITO膜的結晶程度，也可以媲美在玻璃基板上所形成之ITO膜的結晶程度，並 達到良好的特性。圖4繪示為本發明之一實施例的透明導電膜之結晶程度比較圖。請參照圖4，繞射曲線410代表依照本實施例的製作方法形成於PC基板上的ITO膜之X光結晶繞射圖譜，而繞射曲線420代表利用習知的方法形成於玻璃基板上的ITO膜之X光結晶繞射圖譜。一般來說，因為玻璃基板的耐溫性較好，所以ITO膜在玻璃上的的結晶程度明顯較塑膠材料來得好。因此，ITO膜在各特徵繞射角的峰值都很顯著，如繞射曲線420所示。由圖4可知，本實施例之製作方法所製成的ITO膜在各特徵繞射角的峰值也都相當顯著。因此，圖4可以更進一步說明本實施例的製作方法可以製作結晶程度良好的ITO膜。

另外，在耐溫性及耐候性上，透明導電膜310也可以達到高信賴要求。例如一般觸控面板要求在80℃高溫下或是在60℃，90%相對濕度環境下72~240小時後，透明導電膜310的阻值變化率可小於25%。因此，應用本實施例形成之具有透明導電膜310的硬質塑膠基板300在觸控面板上也將具有較好的訊號傳輸品質。當然，本實施例之形成有透明導電膜310的硬質塑膠基板300不限於應用於觸控面板中。

圖5本發明之一實施例的觸控面板。請參照圖5，觸控面板500包括一硬質塑膠基板300、一透明導電膜310、一透明導電薄膜510以及多個間隔物520。透明導電膜310例如由前述之製程所形成，其直接配置於硬質塑膠基板300上。透明導電薄膜510配置於硬質塑膠基板300與透 明導電膜310上方，且間隔物520位於透明導電薄膜510與透明導電膜310之間。透明導電薄膜510由鍍有導電膜的PET膜所組成。

在本實施例中，透明導電膜310是直接形成於硬質塑膠基板300上的導電氧化物膜，而非先形成於PET膜上再貼覆於硬質塑膠基板300上。所以，觸控面板500的厚度至少較習知設計減少一層PET膜的膜厚。另外，觸控面板500的製程中不須要將PET膜貼覆於硬質塑膠基板300上，所以不會因貼覆製程而產生額外的問題。換言之，觸控面板500的製程良率可進一步被提升。

綜上所述，硬質塑膠基板在通過靶材上方時，對反應腔體進行一瞬間加熱的製程，可以製得一物理性質和機械強度較佳的透明導電膜。同時，藉由台車行進速度的控制亦可避免硬質塑膠基板因反應腔室過熱而變形。所以，本發明之透明導電膜的製作方法可以形成物理性質良好的透明導電膜，也可以避免硬質塑膠基板變形或損壞。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、500‧‧‧觸控面板

102‧‧‧承載基板

104‧‧‧第一透明導電薄膜

106‧‧‧第二透明導電薄膜

108、520‧‧‧間隔物

200‧‧‧反應腔室

210‧‧‧靶材

220‧‧‧加熱裝置

230‧‧‧電漿

240‧‧‧溫度感測裝置

300‧‧‧硬質塑膠基板

310‧‧‧透明導電膜

410、420‧‧‧繞射曲線

510‧‧‧透明導電薄膜

V‧‧‧特定速率

圖1繪示為一種觸控面板之示意圖。

圖2繪示為本發明之一實施例的透明導電膜之製作流程的上視圖。

圖3繪示為本發明之一實施例的透明導電膜之製作流程的側視圖。

圖4繪示為本發明之一實施例的透明導電膜之結晶程度比較圖。

圖5為本發明之一實施例的觸控面板。

200‧‧‧反應腔室

210‧‧‧靶材

220‧‧‧加熱裝置

230‧‧‧電漿

240‧‧‧溫度感測裝置

300‧‧‧硬質塑膠基板

310‧‧‧透明導電膜

V‧‧‧特定速率

Claims (11)

1. 一種透明導電膜的製作方法，包括：提供一反應腔室，該反應腔室具有至少一靶材以及至少一加熱裝置；於該反應腔室內產生一電漿，該電漿位於該靶材上方；以及利用該加熱裝置將該電漿由一待機溫度升溫至一工作溫度，並將一硬質塑膠基板以一特定速率通過該電漿上方，其中被該電漿撞擊後的該靶材粒子將以濺射方式沈積於該硬質塑膠基板上形成一透明導電膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方法，其中該待機溫度為0℃~200℃。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方法，其中該工作溫度為0℃至450℃。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方法，其中於該硬質塑膠基板通過該電漿上方之前，更包括對該硬質塑膠基板進行一預處理製程。
5. 如申請專利範圍第4項所述之導電膜的製作方法，其中該預處理製程包括形成一表面預處理層於該硬質塑膠基板之表面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之導電膜的製作方法，其中該表面預處理層之材質包括鉻、矽、氧化矽或上述之組合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方 法，其中於該硬質塑膠基板通過該電漿上方之前，更包括對該硬質塑膠基板進行一預熱處理。
8. 如申請專利範圍第7項所述之導電膜的製作方法，其中該預熱處理之製程溫度為70℃至130℃。
9. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方法，其中該硬質塑膠基板的材質為聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚對苯二甲酸乙酯、三醋酸纖維或是聚亞醯胺。
10. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方法，其中該靶材之材質包括不同比例的銦錫或銦鋅組成的金屬氧化物。
11. 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製作方法，其中該工作溫度越高則該特定速率越快，而該工作溫度越低則該特定速率越慢。