TWI668605B

TWI668605B - 導電網線圖案結構及其製程

Info

Publication number: TWI668605B
Application number: TW106129819A
Authority: TW
Inventors: 許博義; 邱見泰; 林昱禎; 朱世杰
Original assignee: 佳陞科技有限公司
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-08-11
Also published as: TW201913323A

Abstract

本發明揭示導電網線圖案結構及其製程。該導電網線圖案結構包含複數條導電網線，形成於一透明基板上；該些導電網線中之部分導電網線上設置有阻障圖案層，該阻障圖案層具有不同的高度。其中該阻障圖案層較佳係由一奈米壓印製程所形成。本發明更揭示該導電網線圖案結構之製程方法，可以得到奈米等級的線寬與低光反射的導電網線。

Description

導電網線圖案結構及其製程

本發明係有一種導電網線圖案結構，其特別有關於使用奈米壓印形成差異高度的光阻的導電網線圖案結構與其製程方法。

於西元1960年代，美商RCA公司(Radio Corporation of America Corporation)的Heilmeier等人開發出了液晶顯示器，開創了數位化顯示的新紀元。由於液晶顯示器具有輕薄、便攜、低功耗等優點，故隨著各類數位電子產品的蓬勃發展而被一併地大量製造。到了西元1970年代，人們發展出了可以判斷位置的觸控技術，讓人們可以藉由按壓位置來輸入特定資訊。透過交錯配置兩個呈相互垂直方向的電場，可在觸控感應時藉由交錯位置的訊號差異辨識出觸控所指的位置，藉以達到觸控的效果。此後，隨著顯示與觸控技術的進步，人們發覺可借助液晶顯示器之輕薄的特點將其與觸控技術作結合；尤其於西元1994年時，美商IBM(International Business Machines Corporation)發表了具有觸控顯示螢幕的手機，進一步帶動了具觸控功能的顯示面板於各類可攜式電子產品中的發展。

然而，習知技術之觸控顯示螢幕，其顯示器模組或觸控面板(Touch Panel，TP)所採用的不透明電極將影響整體透明出光的開口率(Aperture Ratio)，使其達成所需照度的功率難以降低；並且，其電極的線徑寬度與從事半導體生產製造的黃光微影製程(Lithography)有關係。由於線徑寬度越小所需的曝光光源與模具等裝置之精密度越高，故生產設備與成本越高，且越精密所相差的成本級距越高，對於生產製造觸控顯示螢幕的業者而言必須於開口率及生產製造成本中取一平衡。另一方面，不透明電極的材料一般為金屬材料所構成，其對於自然光線具有相當程度的反射率，尤其是在其線徑寬度不夠小及/或於大角度視角使用時，容易造成使用前述之觸控顯示螢幕時受到不透明電極的反光影響觀賞及觸控操作上的舒適度。近年來，金屬網格(Metal mesh)使用於大尺寸觸控面板的觸控結構，因為具有生產容易的優點，受到廣大的重視。

公開專利TW201712506A所揭示，一種附設圓偏光板的觸控感應器及使用該觸控感應器的影像顯示裝置，具備兩層高彎曲性的電極，圖案透出之抑制效果很好，而且霧度又小。在靜電電容式之觸控感應器的視覺辨識側，配置有圓偏光板之附設圓偏光板的觸控感應器中，組合不同材料之電極，即觸控感應器之第一電極由金屬網所構成，第二電極則包含導電性奈米線材。

公開專利CN105446555A揭示一種觸控面板，其採用一種奈米銀線導電層疊結構，該奈米銀線導電層疊結構包括一基板，一奈米銀線導電電極層，設置於該基板上方，及一粘著性保護層。該粘著性保護層設置於該奈米銀線導電電極層之上，包括透明粘著材料和透明介電材料。採用該奈米銀線導電層疊結構的觸控面板更適合現在對於產品輕薄化的需求，且其製造方法亦非常簡化。

公開專利CN105224151A揭示一種奈米銀線導電層疊結構，其包括一基板和一奈米銀線導電電極層，該奈米銀線導電電極層設置於該基板上，包括基質，暗色導電介質和奈米銀線。使用奈米銀線作為導電材料時，為降低霧度，常使單位面積內奈米銀線數量減少，這將產生不良導電率的問題。該發明提供了一種奈米銀線導電層疊結構，使得導電率不受奈米銀線數量減少的影響，該發明還提供一種採用該奈米銀線導電層疊結構的電容式觸控面板。

公開專利CN105204694A揭示一種奈米銀線觸控面板。該奈米銀線觸控面板包括一奈米銀線導電電極層，其厚度為100nm-200nm，該奈米銀線導電電極層包括奈米銀線和基質，其中該奈米銀線至少部分嵌入基板，及一四分之一波長延遲片，設置在該奈米線導電電極層上方。該解決了使用奈米銀線作為觸控面板的導電材料時，因為奈米銀線反光率高表面漫射會產生霧度問題。

然而上述技術在量產，然有需多問題需要克服，(一)要讓視覺上看不到金屬線，其金屬線寬可能必須小於5um，需要高精度設備；(二)為了達到使用者可以接受的98%的透光度，感應面積要減少98%，相對的觸控感應量也可能縮小50倍；(三)金屬網格的間距太大，互電容太小以至於量不到感應訊號。

有鑑於上述問題，有必要提出一種線寬極細且減少光反射性的導電網線圖案結構與其製程方法。

鑒於前述之習知技術的缺點，本發明之主要目的係提供線寬極細且減少光反射性的導電網線圖案結構。其透過奈米壓印留下高低不同的光阻，除了可得到奈米等級的導電網線的線徑寬度，且部分在蝕刻後留下的光阻具有防止反射自然光線於人眼的功能，可達到兼顧低成本與高生產品質，且提升使用舒適度之目的。

本發明之主要目的係提供線寬極細且減少光反射性的導電網線圖案結構製程方法，其透過奈米壓印光阻的製造方式，而獲致與高成本之生產品質相同的線徑寬度，且其具有防止反射自然光線於人眼的功能，以達到兼顧低成本與高生產品質，且提升使用舒適度之目的。

為達本發明之主要目的，本發明提出一種導電網線圖案結構，包含：複數條導電網線，形成於一透明基板上；其中該些導電網線中之部分導電網線上設置有阻障圖案層，該阻障圖案層具有不同的高度。

根據本發明之一特徵，該導電網線之材料係選自金屬、金屬氧化物、碳基材料所組成族群之一。

根據本發明之一特徵，該導電網線之線寬介於10奈米至100微米之間，且該導電網線之間距介於10奈米至100微米之間。

根據本發明之一特徵，該阻障圖案層係由一奈米壓印製程所形成。

為達本發明之另一目的，本發明提出一種導電網線圖案結構的製程方法，包含下列步驟：步驟一：形成一導電層於一透明基板之上；步驟二：形成一阻障圖案層於該導電層之上；步驟三：蝕刻該未被該阻障圖案層遮蔽之該導電層以形成一導電圖案；步驟四；部分去除該阻障圖案層。其中，步驟四使得部分的該導電圖案上仍具有該阻障圖案層，部分的該導電圖案上完全去除該阻障圖案層，以形成一連接區域。

根據本發明之一特徵，根據本發明之一特徵，在步驟二，更包含去除阻障圖案層之間的殘存材料。

根據本發明之一特徵，在步驟二中，形成該阻障圖案層於該導電層之上係藉由一奈米壓印製程。

根據本發明之一特徵，在步驟二中，形成於該導電層上之該阻障圖案層係具有不同高度。

根據本發明之一特徵，在步驟二中，形成於該導電層上之該阻障圖案層係藉由一奈米壓印製程以具有不同高度。

本發明之導電網線圖案結構具有以下功效：

1.透過奈米壓印技術，可得到與高成本之生產品質相同的導電網線的線徑寬度。

2.蝕刻後所留下的部分阻障圖案層，具有防止反射自然光線於人眼的功能，以達到兼顧低成本與高生產品質，且提升使用舒適度之目的。

3.可提供線寬極細且減少光反射性的導電網線圖案結構，可應用於極靈敏的指紋辨識。

4.可適用於不同的導電材料與不同的解析度，提高產品的應用產品。

100‧‧‧導電網線圖案結構

110‧‧‧透明基板

120‧‧‧導電層

122‧‧‧導電網線

124‧‧‧連接區域

132‧‧‧阻障圖案層

134‧‧‧阻障圖案層

136‧‧‧殘存材料

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

圖1顯示本發明之一種導電網線圖案結構的示意圖。

圖2顯示本發明之一種導電網線圖案結構的製程方法的示意圖。

圖3顯示本發明之一種導電網線圖案結構在製程流程的示意圖。

圖4顯示應用本發明之一種導電網線圖案結構的實施示意圖。

雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於本文中說明者係為本發明可之較佳實施例。熟習此項技術者將瞭解，本文所特定描述且在附圖中繪示之裝置及方法係考量為本發明之一範例，非限制性例示性實施例，且本發明之範疇僅由申請專利範圍加以界定。結合一例示性實施例繪示或描述之特徵可與其他實施例之諸特徵進行結合。此等修飾及變動將包括於本發明之範疇內。

請參照第1圖，其顯示為本發明之導電網線圖案結構100之示意圖。本發明所提出之一種導電網線圖案結構100，包含：複數條導電網線122，形成於一透明基板110上。其中該些導電網線122中之部分導電網線上設置有對應的阻障圖案層132。其主要特徵，在於該阻障圖案層132可以具有不同的高度，也可以具有相同的高度。亦即是，該阻障圖案層132具有高低差。在該透明基板110上，同時有部分的該導電圖案，例如圖1中的一導電圖案，是完全去除該阻障圖案層。因此完全去除該阻障圖案層之該導電圖案可以作為一連接區域124。該連接區域124係作為該導電網線圖案結構100與其他元件的電性連接的接點，或機械連接的焊點。

該透明基板110係選自軟性透明基板、藍寶石(Sapphire)、透明石英或玻璃之一。軟性透明基板包含了有機聚合物，例如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、聚乙烯醇縮丁醛(Polyvinyl Butyral，PVB)、、三醋酸纖維素(Tri-cellulose Acetate,TCA)、環烯烴聚合物(Cyclo Olefin Copolymer,COC)、聚醯亞胺(Polyimide，PI)等。該透明基板110主要的特徵是在可見光的光穿透度可以達到80%以上。

該導電網線122之材料係選自金屬、金屬氧化物、碳基材料所組成族群之一。金屬例如銀、銅、鋁、鐵、鎂、錫、鎳、金、鈷、鈦、鉬、釹及其合金。金屬氧化物係特別是透明導電的金屬氧化物，例如摻雜氟之氧化錫(Sn₂O₃：F，FTO)、摻雜錫之氧化銦(In₂O₃：Sn，ITO)、摻雜鋅之氧化銦 (In₂O₃：Zn)、摻雜硼之氧化銦(In₂O₃：B)、摻雜氫之氧化銦(In₂O₃：H)、摻雜鋁之氧化鋅(ZnO：Al，AZO)、摻雜鎵之氧化鋅(ZnO：Ga，GZO)、摻雜硼之氧化鋅(ZnO：B，BZO)或其組成之一。碳基材料包含了：可透明導電的奈米碳材，例如：富勒烯、奈米碳管與石墨烯與其組合之材料。較佳地，在本發明中，該導電網線120之材料係為選自銀、鋁或銅所組成族群之一，更佳地，該導電網線120係為金屬銀線。

如圖1所示，該導電網線122之線寬介於10奈米至100微米之間。較佳地，該導電網線122之線寬介於100奈米至5微米之間。該導電網線122之間距介於10奈米至100微米之間。較佳地，該導電網線122之間距介於100奈米至5微米之間。

設置於部分導電網線上之該阻障圖案層132係由一奈米壓印製程所形成。該阻障圖案層132之材料可以使用紫外線(UV)固化型材料、熱固化型材料、光阻型材料等。紫外線(UV)固化型材料例如是紫外線(UV)固化型樹脂；熱固化型材料例如是熱固化型塑膠；光阻型材料包含正型光阻及負型光阻。正型光阻其照到光的部分會溶於光阻顯影液，而沒有照到光的部份不會溶於光阻顯影液。反之，負型光阻其照到光的部分不會溶於光阻顯影液，而沒有照到光的部份會溶於光阻顯影液。例如：陣列光阻(array photo resistor，APR)屬正型光阻，彩色光阻(color filter，CR)屬負型光阻。該些該阻障圖案層132之材料可以使用薄膜光阻材料或厚膜光阻材料。較佳地，該些該阻障圖案層132之材料使用厚膜光阻材料。

請同時參照圖2，其說明本發明之一種導電網線圖案結構的製程方法的示意圖。本發明的導電網線圖案結構100的製程方法，包含下列步驟：步驟一：形成一導電層於一透明基板之上；步驟二：形成一阻障圖案層於該導電層之上；步驟三：蝕刻該未被該阻障圖案層遮蔽之該導電層以形成一導電網線；步驟四：部分去除該阻障圖案層；其中，步驟四使得部分的該導電網線上仍具有該阻障圖案層，部分的該導電網線完全去除該阻障圖案層，以形成一連接區域。

現請同時參照圖3，其顯示本發明之一種導電網線圖案結構在製程流程的示意圖。

在步驟一中，配合圖3(a)所示，形成一導電層120於一透明基板110之上的方法包含：濕式沈積製程(wet process)或乾式沈積製程(dry process)。其中，濕式沈積製程包含但不限於溶膠凝膠法(sol-gel)、有機金屬裂解法(metal organic deposition)或噴霧裂解法(spray pyrolysis)等。溶膠凝膠法是一種藉由系統的液相(溶膠)到固相(凝膠)的轉換，以製造金屬氧化物和奈米材料的低温化學合成法。其將溶膠凝膠溶液塗佈在該透明基板110上，藉由提供熱能或光能使溶膠凝膠溶液產生水解縮和反應產生該導電層120。有機金屬裂解法是藉由將溶液中的金屬前驅物(precursors)塗佈在該透明基板110上，藉由提供熱能或光能使有機金屬溶液產生有機自由基，還原產生該導電層120。噴霧熱解法將配製好的導電層120材料的先驅物溶液，經由超音波液滴產生器造霧形成細小液滴噴在該透明基板110上，經由提供熱能或光能，使得先驅物溶液中的溶劑蒸發、溶質過飽和析出、熱解與氧化反應後，即可以得到該導電層120。

乾式沈積製程典型包含了物理氣相沈積(physical vapor deposition，PVD)製程或化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)製程。該物理氣相沈積製程包含到不限於：熱蒸鍍、電子束蒸鍍、離子束蒸鍍、陽極電弧蒸鍍、陰極電弧蒸鍍、直流濺鍍、射頻濺鍍、磁控濺鍍、反應濺鍍、離子束濺鍍與離子鍍等製程。該化學氣相沈積製程包含到不限於：常壓化學氣相沈積、低溫化學氣相沈積、電漿增強化學氣相沈積、微波電漿化學氣相沈積等。藉由乾式沈積製程可以在該透明基板110上形成一層可以控制厚度的該導電層120。該導電層120的厚度的調整係由物理氣相沈積製程或化學氣相沈積製程中的沈積時間所控制。通常，較長的沈積時間可以得到比較厚的該導電層120的厚度，反之，較短的沈積時間可以得到比較薄的該導電層120的厚度。在一實施例中，該導電層120較佳地係由一濺渡製程所形成。

在步驟二中，配合圖3(b)所示，形成該阻障圖案層132,134於該導電層120之上係藉由一奈米壓印(nano imprint)製程。奈米壓印技術基於熱塑性成型的技術，將軟化狀態(高於玻璃轉化溫度)的高分子材料，例如紫外線(UV)固化型材料、熱固化型材料、光阻型材料等，透過預先製備的模具與適當的壓力、溫度配合下，將其壓印成型。採用熱壓成型的技術製作結構元件，最明顯的製程特徵在於需要等符製程升溫、降溫與施加壓力成型期間的保壓過程。熱壓製程技術在時間上的耗損將由以下幾個因素決定：溫度(含升溫與降溫)、壓力與模具幾何形狀。本發明的重要特徵係在於在步驟二中，形成於該導電層120上之該阻障圖案層132,134係具有不同高度，如圖3(b)所示，因而形成具有高低差的該阻障圖案層132,134的結構。較佳地，在步驟二中，形成於該導電層120上之該阻障圖案層132,134係藉由該奈米壓印製程以具有不同高度，因此該阻障圖案層132,134具有高低差。例如，該阻障圖案層132,134中，阻障圖案層132具有較高的高度，阻障圖案層134具有較低的高度。

注意的是，由於該阻障圖案層132,134之材料多具有流動性，因此在該阻障圖案層132,134之間有時會有殘存材料136，如圖3(b)所示。因此，在步驟二，更包含去除該阻障圖案層132,134之間的殘存材料136，以使得後續的蝕刻製程能夠精準的去除不必要的導電層材料，以得到本發明之導電網線圖案結構100。去除阻障圖案層之間的殘存材料可以使用濕式蝕刻製程(wet etching)或乾式蝕刻製程(dry etching)。在一實施例中，去除阻障圖案層之間的殘存材料136的製程是以乾式蝕刻製程，特別是氧電漿灰化製程來進行。

當採用適當的奈米壓印製程時，阻障圖案層之間不會有殘存材料136，如圖3(c)所示，亦即不需要去除阻障圖案層之間的殘存材料136的製程。

在步驟三中，配合圖3(d)所示，蝕刻的方式可以是濕式蝕刻製程(wet etching)或乾式蝕刻製程(dry etching)。濕式蝕刻製程具有快速低成本的優點，在線寬是0.5微米以上的製程，可以採用濕式蝕刻製程。乾式蝕刻製程具有高解析度的優點，在線寬是奈米以上的製程，可以採用乾式蝕刻製程。由於步驟二形成於該導電層120上之該阻障圖案層132,134是形成具有不同高度的結構。在步驟三進行時，由於蝕刻會有材料的選擇性，但是該阻障圖案層132,134仍會有少許被蝕刻，而造成阻障圖案層132,134高度降低。

在步驟四，配合圖3(e)所示，部分去除該阻障圖案層，以得到一連接區域124。需注意的是，該阻障圖案層132,134是具有不同高度的結構，亦即是具有高低差。例如該連接區域124上的阻障圖案層134的高度低於該導電圖案122上的阻障圖案層132的高度。因此，進行該阻障圖案層的部分去除時，部分的該導電圖案122上仍具有該阻障圖案層132，部分的該導電圖案上122完全去除該阻障圖案層134，而形成了該連接區域124。在一實施例中，去除阻障圖案層134的光阻可以使用濕式蝕刻製程或乾式蝕刻製程。在一實施例中，去除阻障圖案層134的光阻的製程是以乾式蝕刻製程，特別是氧電漿灰化製程來進行。

而在步驟四之後，更包含一步驟五，即進行該透明基板110與其上的結構切割與接點的製程。該連接區域124可以作為連接信號的接點或銲點。

需注意的是，在步驟四，部分的該導電圖案122上仍具有該阻障圖案層，但在去除部分阻障圖案層的氧電漿灰化製程中，這些留下來的阻障圖案層會有黑化的效果。因此，有助於減少該導電圖案122上的光反射，因此而降低了霧度(haze)，防止反射自然光線反射到人眼的功能，以達到兼顧低成本與高生產品質，且提升使用舒適度之目的。

根據本發明的導電網線圖案結構100，可以應用於觸控感應(touch sensing)、金屬線柵偏極片(Wire Grid Polarizer，WGP)或指紋辨識(Fingerprint identification)。其中金屬線柵偏極片可以使用本發明的具有高消光係數之導電網線圖案結構100。目前之線柵以鋁為主要金屬材料。當光柵尺寸小於操作波長時，光波通過此類結構後，光柵之週期參數與幾何形狀將對光波呈現出特定之雙折射特性，使得與結構垂直之入射電場振動分量不受光柵參數影響而通過，但與結構平行之電場振動分量卻因產生破壞性干涉，表現出強反射特性。指紋辨識讀取指紋的極細部特徵，採用電容式觸控技術進行分析。在本發明中，當使用者把手指放到本發明的導電網線圖案結構100時，它會擷取表皮層之下真皮層的高解析度指紋影像，利用導電的電位差測量出紋脊線和凹谷之間的差異。

請參見圖4，其說明應用本發明之一種導電網線圖案結構的實施示意圖。在一導電網線圖案結構應用上的實施例中，一感測結構200包含兩個導電網線圖案結構100與一絕緣材料層220。上下兩個導電網線圖案結構100係相對著，中間隔著該絕緣材料層220。上下兩個導電網線圖案結構100的該些導電圖案係垂直方式相對著。中間的該絕緣材料層220之材料可以二氧化矽，氮化矽，或是氮氧化矽等。較佳地，該絕緣材料層220係一個四分之一波長的濾波器，或稱為一個遲緩器(retardation)，恰可以使得光程相位差90度，使得入射光不再被導電圖案122反射回去，進一步的降低霧度，防止反射自然光線於人眼的功能，且提升使用舒適度之目的。

綜上所述，本發明之導電網線圖案結構具有以下功效：

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。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。

Claims

一種導電網線圖案結構，包含：複數條導電網線，形成於一透明基板上；其中該些導電網線中之部分導電網線上設置有具有不同的高度的阻障圖案層，該阻障圖案層藉由一奈米壓印製程將一光阻型材料設置於該導電網線上，並藉由一乾式蝕刻製程以形成不同的高度。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該透明基板係選自軟性透明基板或玻璃之一。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該導電網線之材料係選自金屬、金屬氧化物、碳基材料所組成族群之一。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該導電網線之線寬介於10奈米至100微米之間。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該導電網線之間距介於10奈米至100微米之間。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該導電網線之材料係為選自銀、銅、鋁、鐵、鎂、錫、鎳、金、鈷、鈦、鉬、釹及其合金所組成族群之一。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該導電網線之材料係為一石墨烯材料。
如請求項1所述之導電網線圖案結構，其中該阻障圖案層具有一黑化的效果。
一種導電網線圖案結構的製程方法，包含下列步驟：步驟一：形成一導電層於一透明基板之上；步驟二：藉由一奈米壓印製程形成一具有不同高度之阻障圖案層於該導電層之上；步驟三：蝕刻該導電層以形成一導電網線；步驟四：以一乾式蝕刻製程部分去除該阻障圖案層；其中，步驟四使得部分的該導電網線上仍具有該阻障圖案層，該阻障圖案層會具有一黑化的效果，部分的該導電圖案上完全去除該阻障圖案層，以形成一連接區域。
如請求項9所述之導電網線圖案結構的製程方法，其中在步驟二，更包含去除阻障圖案層之間的殘存材料。
如請求項9所述之導電網線圖案結構的製程方法，其中該導電網線之材料係選自金屬、金屬氧化物、碳基材料所組成族群之一。
如請求項9所述之導電網線圖案結構的製程方法，其中該導電網線之線寬介於10奈米至100微米之間。
如請求項9所述之導電網線圖案結構的製程方法，其中該導電網線之間距介於10奈米至100微米之間。
如請求項9所述之導電網線圖案結構的製程方法，其中在步驟四，該乾式蝕刻製程係一氧電漿灰化製程。