TW201342141A - 具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其係提供一高分子基板，該高分子基板上依序具有一基底層、一層二氧化矽薄膜及一透明導電氧化物層；以及將該高分子基板置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層中因加熱而產生之白色微粒的數量及粒徑。藉此，確保整體透光率，並有效降低透明導電氧化物層之阻抗，因此能相對提升薄膜品質及製造良率。
Description
本發明係關於一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，特別是關於一種可減少基底層因加熱產生白色微粒之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法。
近年來，愈來愈多的消費性電子產品(例如手機或平板電腦等)使用透明觸控面板(touch panel)來提供觸控操作功能，其中透明觸控面板通常配置在顯示幕上使用，以便使用者可直接以手指觸控進行互動式輸入操作，並提升輸入操作效率。一般來說，透明觸控面板的機構主要包含感應器(sensor)與控制器(controller)晶片，其中感應器依其運作原理與結構不同大致可區分為電阻式、電容式、紅外線式及超音波式等，而目前主流的消費性電子產品大多逐漸改採具有多點訊號感應效能的電容式感應器，以提升觸控操作功能，並避免以往單點式感應器易受刮損及破裂而不堪使用的缺失。
在一般電容式感應器的結構中，通常分別設置有二層透明導電薄膜，例如是氧化銦錫(ITO)材料，並在各層導電薄膜上設置所需的電極圖形，例如是複數的X軸感應線路(X-Trace)與Y軸感應線路(Y-Trace)，並使各個感應線路之間彼此保持適當寬度的間隙，以達絕緣設置之目的。再者，感應器之透明導電薄膜可以形成在玻璃基板或透明高分子基板上，而為了減少產品厚度及降低製造成本，因此觸控面板之製造有一趨勢是逐漸以透明高分子基板來取代玻璃基板。
舉例來說，請參照第1圖所示，其揭示一種現有觸控感應器之觸控基板之剖視圖，其中一觸控基板10由下而上依序包含：一高分子基板11、一基底層(primer)12、一層二氧化矽(SiO2)薄膜13以及一透明導電氧化物(transparent conductive oxide，TCO)層14。該高分子基板11通常取材自聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)基板，該高分子基板11在商業上購得時其表面即塗佈有該基底層12，以增加其表面的附著性。該基底層12上進一步利用化學氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)或物理氣相沉積法(physical vapor deposition，PVD)鍍上該二氧化矽薄膜13，該二氧化矽薄膜13用以防止水氣由該高分子基板1側入侵到該透明導電氧化物層14，進而確保該透明導電氧化物層14之電性穩定度。
再者，該二氧化矽薄膜13上再利用物理氣相沉積法鍍上該透明導電氧化物層14，該透明導電氧化物層14通常選用氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)。為了提升氧化銦錫的導電性，通常會在120~180℃環境下進行烘烤加熱約60~90分鐘，以使氧化銦錫薄膜再結晶。如此，可以降低阻抗並改善疊層之間的附著性。然而，在高溫烘烤期間，該高分子基板11與基底層12卻也容易與氧氣反應而產生許多白色微粒121，該白色微粒121大致上屬於該高分子基板11與基底層12之材料本身的微小氧化物顆粒，其會阻擋行經之光線，並因此大幅降低整體透光率。
為了解決此問題，請參照第2圖所示，其揭示另一種現有觸控感應器之觸控基板之剖視圖，其中一觸控基板20由下而上依序包含：一高分子基板21、一基底層22、一硬質塗層(hardcoat)23、一層二氧化矽薄膜24以及一透明導電氧化物層25。該硬質塗層23係塗佈在該基底層22上，該硬質塗層23用以在高溫烘烤期間阻止該高分子基板21與基底層22與氧氣反應，以減少其產生之白色微粒221的數量，藉此確保白色微粒221的數量在一預定值以下，以避免過度影響整體透光率。然而，增設該硬質塗層23之問題在於：該硬質塗層23不但會增加整體厚度，而且其材料與該二氧化矽薄膜24之間具有密著性不佳的問題，因此容易產生明顯之剝落(peel off)缺陷，並會嚴重影響該觸控基板20之結構可靠度、製造良率與使用壽命，故加設該硬質塗層23之產品不易實際應用於觸控感應器之市場中。
故，有必要提供一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，以解決習用技術所存在的問題。
本發明之主要目的在於提供一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其係將高分子基板置於一無氧環境中進行高溫加熱烘烤，以避免基底層(及高分子基板)在加熱期間受氧氣影響而產生白色微粒，進而明顯減少白色微粒的數量，並有利於控制白色微粒之粒徑尺寸至奈米等級，故可確保整體透光率並有效降低透明導電氧化物層之阻抗，因此能相對提升薄膜品質及製造良率。
本發明之次要目的在於提供一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其係直接在製程上藉由無氧環境高溫加熱烘烤處理，以減少基底層產生白色微粒的數量及粒徑，因而不需塗佈任何硬質塗層，故不會因為設置硬質塗層而影響薄膜與基板之間的附著性，因此能確保結構可靠度、製造良率與使用壽命。
為達上述之目的，本發明提供一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其包含步驟：提供一高分子基板，該高分子基板上預先塗佈有一基底層；在該基底層上形成一層二氧化矽薄膜；在該二氧化矽薄膜上形成一透明導電氧化物層；以及將該高分子基板置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層中因加熱而產生之白色微粒的數量及粒徑。
在本發明之一實施例中，該白色微粒佔該基底層之總表面積的比例係控制在介於1.0%至0.0001%之間，以及該白色微粒之粒徑係控制在介於1000至1奈米(nm)之間。
在本發明之一實施例中，該無氧環境係一真空腔室。
在本發明之一實施例中，該無氧環境係一填有惰性氣體之腔室；該惰性氣體選自氮氣(N2)或氬氣(Ar)。
在本發明之一實施例中，該高分子基板之材料選自聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)。
在本發明之一實施例中，該透明導電氧化物層之材料選自氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化鋅(ZnO)或摻鋁氧化鋅(aluminum doped zinc oxide，AZO)。
在本發明之一實施例中，該基底層之材料選自丙烯酸樹脂(acrylic resin)、聚酯樹脂(polyester)、矽氧烷丙烯酸樹脂(silicone acrylic resin)、甲基丙烯酸樹脂(methacrylic resin)或聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)。
在本發明之一實施例中，在加熱該高分子基板之步驟前，另包含：在該高分子基板之一下表面塗佈形成一保護層。
在本發明之一實施例中，該保護層之材料選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、矽氧烷丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂或聚矽氧烷樹脂。
在本發明之一實施例中，在加熱該高分子基板之步驟後，另包含：以該高分子基板製作一觸控感應器之一觸控基板。
再者，本發明提供另一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其包含步驟：提供一高分子基板，該高分子基板上預先塗佈有一基底層，及該基底層上至少具有一透明導電氧化物層；以及將該高分子基板置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層中因加熱而產生之白色微粒的數量及粒徑。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」或「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
請參照第3及4圖所示，本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法主要應用在製作觸控面板之觸控感應器的觸控基板，該製造方法大致包含下列步驟：提供一高分子基板31，該高分子基板31上預先塗佈有一基底層(primer)32；在該基底層32上形成一層二氧化矽(SiO2)薄膜33；在該二氧化矽薄膜33上形成一透明導電氧化物(TCO)層34；以及將該高分子基板31置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層32中因加熱而產生之白色微粒321的數量及粒徑。本發明將於下文利用第3及4圖逐一詳細說明較佳實施例之上述各步驟的實施細節及其原理。
請參照第3圖所示，本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法首先係：提供一高分子基板31。在本步驟中，該高分子基板之材料係可選自聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、三醋酸纖維素(triacetylcellulose，TAC)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等透明高分子材料製成之板材，但並不限於此。在本實施例中，該高分子基板31例如係選用PET基板。該高分子基板31之厚度約介於80至250微米(μm)之間，例如為125、150或180 μm等，但並不限於此。再者，該高分子基板31在商業上購得時其一上表面即預先以旋塗等方式塗佈有該基底層32，以增加其表面的附著性。該基底層32之材料係可選自丙烯酸樹脂(acrylic resin)、聚酯樹脂(polyester)、矽氧烷丙烯酸樹脂(silicone acrylic resin)、甲基丙烯酸樹脂(methacrylic resin)或聚矽氧烷樹脂(polysiloxane resin)等，但並不限於此。在本實施例中，該基底層32例如為聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)之塗層。該基底層32之厚度約介於5奈米(nm)至10微米(μm)之間，例如為50 nm、250 nm、500 nm、1 μm、5 μm或10 μm等，但並不限於此。
請參照第3圖所示，本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法接著係：在該基底層32上形成一層二氧化矽薄膜33。在本步驟中，本發明係可利用化學氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)、物理氣相沉積法(physical vapor deposition，PVD)或其他既有沉積方式在該基底層32上沉積形成該二氧化矽層33，該二氧化矽薄膜33用以防止水氣由該高分子基板31側入侵到該透明導電氧化物層34，進而確保該透明導電氧化物層34之電性穩定度及使用壽命。該二氧化矽薄膜33之厚度約介於10至100奈米(nm)之間，例如為10、15、50、85或100 nm等，但並不限於此。
請參照第3圖所示，本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法接著係：在該二氧化矽薄膜33上形成一透明導電氧化物層34。在本步驟中，該透明導電氧化物層34之材料係可選自氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)、氧化鋅(ZnO)或摻鋁氧化鋅(aluminum doped zinc oxide，AZO)，但並不限於此。在本實施例中，該透明導電氧化物層34之材料例如係為氧化銦錫。本發明可利用物理氣相沉積法或其他既有沉積方式在該二氧化矽薄膜33上沉積形成該透明導電氧化物層34。該透明導電氧化物層34之厚度約介於15至150奈米(nm)之間，例如為15、50、75、100、125或150 nm等，但並不限於此。再者，該透明導電氧化物層34上可以再利用物理氣相沉積法或其他既有沉積方式沉積形成一層銅薄膜或其他金屬薄膜(未繪示)，並利用微影製程再加工製作成電極線路，藉此即可初步製作成一觸控感應器的一觸控基板30。
此外，在進行下述加熱該高分子基板31之步驟前，必要時，本發明另可選擇性包含：在該高分子基板31之一下表面塗佈形成一保護層35，以保護該高分子基板31之下表面不被磨損。塗佈該保護層35之時機可以在第一步驟之前或任一步驟之後。該保護層35之材料係可選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、矽氧烷丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂或聚矽氧烷樹脂，但並不限於此。在本實施例中，該保護層35例如為聚甲基丙烯酸甲酯之塗層。該基底層32之厚度約介於5奈米(nm)至10微米(μm)之間，例如為50 nm、250 nm、500 nm、1 μm、5 μm或10 μm等。
在本發明另一實施例中，上述三個步驟亦可整合為同一步驟，即：提供一高分子基板31，該高分子基板31上預先塗佈有一基底層32，及該基底層32上至少具有一透明導電氧化物層34。此步驟是指在提供該高分子基板31時，該高分子基板31已預先形成了該基底層32及透明導電氧化物層34，其中該基底層32與透明導電氧化物層34之間更可選擇具有該二氧化矽薄膜33；以及在該高分子基板31之下表面亦可選擇塗佈形成該保護層35。
請參照第3圖所示，本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法接著係：將該高分子基板31置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層32中因加熱而產生之白色微粒321的數量及粒徑。在本步驟中，該高分子基板31例如先放置在一承載座41上，或以數個夾持件(未繪示)夾持形成懸掛狀態。接著，再利用一腔室42蓋在該承載座41及高分子基板31上，以便與外界大氣相隔絕。接著，再對該腔室42抽真空至3×10-4托爾(torr)或以下，以形成一密閉之真空腔室做為該無氧環境40。或者，必要時，亦可在抽真空後再進一步注入惰性氣體，進而形成一填有惰性氣體之腔室做為該無氧環境40。上述惰性氣體例如係可選自氮氣(N2)或氬氣(Ar)。在本實施例中，該惰性氣體係選用氬氣。
再者，該腔室42內設有至少一加熱器43，例如為數根加熱燈管，但並不限於此。該加熱器43用以提高該無氧環境40內之空間溫度至120至180℃並持續60至90分鐘，例如加熱至120、140、150、160或180℃，並持續60、65、70、75、80、85或90分鐘。上述將該高分子基板31置於該無氧環境40中加熱之目的在於減少該基底層32中因加熱而產生之白色微粒321的數量及粒徑，確保該白色微粒321的數量及粒徑在一預定值以下，以避免過度影響整體透光率。例如，本發明係控制使該白色微粒321佔該基底層32之總表面積的比例在介於1.0%至0.0001%之間，例如為1.0%、0.5%、0.1%、0.05%、0.01%、0.005%、0.001%、0.0005%或0.0001%等，但並不限於此。以及，本發明係控制使該白色微粒321之粒徑在介於1000至1奈米(nm)之間，例如為1000、800、750、500、250、150、100、75、50、25或1 nm等，但並不限於此。
請參照第5A及5B圖所示，其分別揭示具基底層之現有高分子基板分別在一般大氣環境下及在全氧(O2)環境下加熱至150℃烘烤30分鐘後之電子掃描顯微照相圖(倍率1000x)。由第5A及5B圖可知，在加熱如第1圖所示之現有高分子基板11後，該基底層12(及高分子基板11)因加熱而產生之白色微粒121佔該基底層12之總表面積的比例明顯大於1.0%；以及大多數白色微粒121之粒徑明顯大於1微米(μm)。因此，大量之白色微粒121將嚴重阻擋行經之光線，並因此大幅降低整體透光率。特別是，當加熱環境中之氧氣含量愈高，因加熱而產生之白色微粒121所佔總表面積的比例明顯愈大；以及白色微粒121之粒徑也明顯增大。
相較之下，請參照第6A及6B圖所示，其分別揭示具基底層之本發明高分子基板在填有氬氣(Ar)之無氧環境下加熱至150℃烘烤30分鐘後之電子掃描顯微照相圖(倍率分別為1000x、5000x)。由第6A及6B圖可知，在加熱如第3圖所示之本發明高分子基板31後，該基底層32(及高分子基板31)因加熱而產生之白色微粒321佔該基底層32之總表面積的比例明顯小於1.0%；以及大多數白色微粒321之粒徑明顯小於1微米(即1000奈米)。因此，在該白色微粒321之數量減少及粒徑變小下，將可明顯減少該白色微粒321阻擋行經光線之機率，並因此大幅改善與提升整體透光率。
如上所述，相較於習用高分子基板11、21無法同時減少白色微粒並兼顧薄膜間附著性之缺點，第3及4圖之本發明係將該高分子基板31置於一無氧環境40中進行高溫加熱烘烤，以避免該基底層32(及高分子基板31)在加熱期間受氧氣影響而產生白色微粒321，進而明顯減少該白色微粒321的數量，並有利於控制該白色微粒321之粒徑尺寸至奈米等級，故可確保整體透光率並有效降低該透明導電氧化物層34之阻抗，因此能相對提升薄膜品質及製造良率。再者，本發明係直接在製程上藉由該無氧環境40高溫加熱烘烤處理，以減少該基底層32產生該白色微粒321的數量及粒徑，因而不需塗佈任何硬質塗層，故不會因為設置硬質塗層而影響薄膜與基板之間的附著性，因此亦能確保結構可靠度、製造良率與使用壽命。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，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。
10．．．觸控基板
11．．．高分子基板
12．．．基底層
121．．．白色微粒
13．．．二氧化矽薄膜
14．．．透明導電氧化物層
20．．．觸控基板
21．．．高分子基板
22．．．基底層
221．．．白色微粒
23．．．硬質塗層
24．．．二氧化矽薄膜
25．．．透明導電氧化物層
30．．．觸控基板
31．．．高分子基板
32．．．基底層
321．．．白色微粒
33．．．二氧化矽薄膜
34．．．透明導電氧化物層
35．．．保護層
40．．．無氧環境
41．．．承載座
42．．．腔室
43．．．加熱器
第1圖：一種現有觸控感應器之觸控基板之剖視圖。
第2圖：另一種現有觸控感應器之觸控基板之剖視圖。
第3圖：本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板之剖視圖。
第4圖：本發明較佳實施例之具透明導電氧化物層之高分子基板在無氧環境下進行加熱之示意圖。
第5A及5B圖：具基底層之現有高分子基板分別在大氣環境下及在全氧(O2)環境下加熱至150℃烘烤30分鐘後之電子掃描顯微照相圖(倍率1000x)。
第6A及6B圖：具基底層之本發明高分子基板在填有氬氣(Ar)之無氧環境下加熱至150℃烘烤30分鐘後之電子掃描顯微照相圖(倍率分別為1000x、5000x)。
Claims (10)
- 一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其包含步驟：提供一高分子基板，該高分子基板上預先塗佈有一基底層；在該基底層上形成一層二氧化矽薄膜；在該二氧化矽薄膜上形成一透明導電氧化物層；以及將該高分子基板置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層中因加熱而產生之白色微粒的數量及粒徑。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中該白色微粒佔該基底層之總表面積的比例係控制在介於1.0%至0.0001%之間，以及該白色微粒之粒徑係控制在介於1000至1奈米之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中該無氧環境係一真空腔室。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中該無氧環境係一填有惰性氣體之腔室；且該惰性氣體選自氮氣或氬氣。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中該高分子基板之材料選自聚對苯二甲酸乙二酯；該透明導電氧化物層之材料選自氧化銦錫、氧化鋅或摻鋁氧化鋅；及該基底層之材料選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、矽氧烷丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂或聚矽氧烷樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中在加熱該高分子基板之步驟前，另包含：在該高分子基板之一下表面塗佈形成一保護層。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中該保護層之材料選自丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、矽氧烷丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂或聚矽氧烷樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中在加熱該高分子基板之步驟後，另包含：以該高分子基板製作一觸控感應器之一觸控基板。
- 一種具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其包含步驟：提供一高分子基板，該高分子基板上預先塗佈有一基底層，及該基底層上至少具有一透明導電氧化物層；以及將該高分子基板置於一無氧環境中加熱至120至180℃並持續60至90分鐘，以減少該基底層中因加熱而產生之白色微粒的數量及粒徑。
- 如申請專利範圍第9項所述之具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法，其中該白色微粒佔該基底層之總表面積的比例係控制在介於1.0%至0.0001%之間，以及該白色微粒之粒徑係控制在介於1微米至1奈米之間。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101112680A TW201342141A (zh) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法 |
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| TW101112680A TW201342141A (zh) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法 |
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| TW201342141A true TW201342141A (zh) | 2013-10-16 |
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ID=49771458
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| TW101112680A TW201342141A (zh) | 2012-04-10 | 2012-04-10 | 具透明導電氧化物層之高分子基板的製造方法 |
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| TW (1) | TW201342141A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3294548B1 (de) * | 2015-05-15 | 2022-05-25 | Saint-Gobain Glass France | Scheibe mit wärmestrahlung reflektierender beschichtung, direkt auf der wärmestrahlung reflektierenden beschichtung aufgebrachtem opakem abdruck und auf dem opaken abdeckdruck angebrachtem befestigungs- oder dichtelement |
-
2012
- 2012-04-10 TW TW101112680A patent/TW201342141A/zh unknown
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| EP3294548B1 (de) * | 2015-05-15 | 2022-05-25 | Saint-Gobain Glass France | Scheibe mit wärmestrahlung reflektierender beschichtung, direkt auf der wärmestrahlung reflektierenden beschichtung aufgebrachtem opakem abdruck und auf dem opaken abdeckdruck angebrachtem befestigungs- oder dichtelement |
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