具有金属网格的透明导电结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有金属网格的透明导电结构。此透明导电结构包含透明基板、第一网格结构及第二网格结构。其中透明基板具有上表面及相对于上表面的下表面。第一网格结构设置在透明基板的上表面。其中第一网格结构包含第一介电层、第一金属层及第一抗反射层。第一金属层设置在第一介电层上，且第一抗反射层设置在第一金属层上。第二网格结构设置在透明基板的下表面。其中第二网格结构包含第二介电层、第二金属层及第二抗反射层。第二金属层设置在第二介电层上，且第二抗反射层设置在第二金属层上。
【专利说明】具有金属网格的透明导电结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种透明导电结构，尤其涉及用于触控装置的感应元件的透明导电结构。
【背景技术】
[0002]目前，触控面板已广泛应用在移动通讯装置、电脑以及数码相机等电子装置上。并且生产小尺寸触控面板的技术已相当成熟，可应用于各种具有小尺寸显示装置的电子产品中。
[0003]在传统的触控面板中，主要使用氧化铟锡(ITO)作为透明导电材料。然而，相较于金属的导电性，ITO的面电阻值(100?400 Ω/ □)及线电阻值(10，000?50，000 Ω)均高很多。触控面板面积越大，触控面板的总表面电阻也增加。如此一来，便导致触控面板的反应速度降低，或产生感应灵敏度不理想的情况。
[0004]在现有的触控面板中，逐渐使用具有金属网格的透明导电结构取代传统的ITO材料，例如石墨烯、碳纳米管或纳米银线，然而这些材料因成本较高而不易量产。一般具有金属网格的透明导电结构主要具有金属层，其中金属层一般以银作为导电材料。
[0005]然而，除了成本昂贵之外，金属银本身容易产生氧化反应或硫化反应，而增加透明导电结构的表面电阻值，甚至形成断路，造成电性失效。因此，目前需要一种新的透明导电结构，以解决传统透明导电结构的缺陷。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种具有金属网格的透明导电结构，用以解决传统透明导电结构及其制造方法的缺陷。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]一种具有金属网格的透明导电结构，包含:透明基板，其具有上表面及相对于该上表面的下表面；第一网格结构，其设置在该透明基板的该上表面，其中该第一网格结构由该透明基板的该上表面依次包含:第一介电层；第一金属层，其设置在该第一介电层上；以及第一抗反射层，其设置在该第一金属层上；以及第二网格结构，其设置在该透明基板的该下表面，其中该第二网格结构由该下表面依次包含:第二介电层；第二金属层，其设置在该第二介电层上；以及第二抗反射层，其设置在该第二金属层上。
[0009]所述第一、第二网格结构的线宽为2?15微米。
[0010]所述透明基板为刚性基板或可挠性基板。
[0011]所述第一介电层及所述第二介电层的厚度为I?200纳米。
[0012]所述第一抗反射层及所述第二抗反射层的厚度为5?1，000纳米。
[0013]所述第一金属层及所述第二金属层的材料为铜或银。
[0014]所述第一金属层及所述第二金属层的厚度为0.2?3.0微米。
[0015]所述第一网格结构还包含第一附着层，该第一附着层夹置在所述透明基板的所述上表面及所述第一介电层之间；以及所述第二网格结构还包含第二附着层，该第二附着层夹置在所述透明基板的所述下表面及所述第二介电层之间。
[0016]所述第一附着层及所述第二附着层的厚度为I?200纳米。
[0017]所述第一网格结构还包含第一保护层，该第一保护层覆盖所述第一抗反射层；以及所述第二网格结构还包含第二保护层，该第二保护层覆盖所述第二抗反射层。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为根据本实用新型的一实施例的透明导电结构100的俯视图。
[0019]图2为根据本实用新型的一实施例的透明导电结构200的剖面图。
[0020]图3为根据本实用新型的一实施例的透明导电结构300的剖面图
【具体实施方式】
[0021]接着以实施例并配合附图来详细说明本实用新型，在附图或描述中，相似或相同的部分使用相同的符号或编号。在附图中，实施例的形状或厚度可能扩大，以简化或方便标示，而附图中元件的部分将以文字描述。可了解的是，未示出或未描述的元件可为本领域技术人员所知的各种样式。
[0022]本文所使用的术语仅是用于描述特定实施例的目的且不意欲限制本实用新型。如本文所使用，单数形式“一”(a、an)及“该”(the)意欲也包括复数形式，除非本文另有清楚地指示。应进一步了解，当在本说明书中使用时，术语“包含”(comprises及/或comprising)指定存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件及/或组分，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组分及/或其群组。本文参照为本实用新型的理想化实施例(及中间结构)的示意性说明的横截面说明来描述本实用新型的实施例。如此，由于(例如)制造技术及/或容差的改变，会偏离这些说明的形状。因此，不应将本实用新型的实施例理解为限于本文所说明的特定区域形状，而是包括起因于(例如)制造的形状改变，且这些图中所说明的区域本质上为示意性的，且其形状不意欲说明设备的区域的实际形状且不意欲限制本实用新型的范畴。
[0023]图1为根据本实用新型的一实施例的透明导电结构100的俯视图。在图1中，透明导电结构100包含透明基板110、第一网格结构130及第二网格结构120。
[0024]其中第一网格结构130具有多个导电丝，且呈横向延伸。而第二网格结构120具有多个导电丝，且呈纵向延伸。在俯视图中，第一网格结构130的这些导电丝及第二网格结构120的这些导电丝皆为彼此交错形成方格状结构。在本实用新型的一实施例中，第一、第二网格结构的这些导电丝的线宽为约2?15微米，优选为约2?8微米。由于第一、第二网格结构具有极细的导电丝，可以防止光线产生波纹(moire)或干涉条纹(interferencefringe)的光学现象。
[0025]本实用新型的实施例所提供的透明导电结构可应用于触控装置或显示装置中。由于此透明导电结构具有金属层，因此在本实用新型的一实施例中，对于第一、第二网格结构进行黑化处里，以避免金属层产生光反射而产生色差或可目视到金属线路。另一方面，由于第一、第二网格结构呈深蓝色或黑色，可用以吸收反射光或散射光，并且避免导电丝所产生的光绕射或波纹现象。
[0026]图2为根据本实用新型的一实施例的透明导电结构200的剖面图。在图2中，透明导电结构200包含透明基板210、第一网格结构230及第二网格结构220。
[0027]其中，透明基板210具有上表面及下表面。第一网格结构230位于透明基板210的上表面；而第二网格结构220位于透明基板210的下表面。在本实用新型的一实施例中，透明基板为刚性基板或可挠性基板。本实用新型的另一实施例中，刚性基板包含玻璃、玻璃纤维或硬质泡沫塑料。本实用新型的又一实施例中，可挠性基板包含聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或三醋酸纤维(TAC)。
[0028]在图2中，第一网格结构230包含第一金属层231、第一介电层232及第一抗反射层233。其中，由透明基板210的上表面起依次为第一介电层232、第一金属层231及第一抗反射层233。
[0029]第二网格结构220包含第二金属层221、第二介电层222及第二抗反射层223。其中，由透明基板210的下表面起依次为第二介电层222、第二金属层221及第二抗反射层223。
[0030]在本实用新型的一实施例中，第一、第二金属层的材料为铜或银。在本实用新型的另一实施例中，第一、第二金属层的厚度为约0.2?3.0微米。由于铜的电阻率为约
1.678X 1-6 Ω.cm，远低于其他非金属的透明导电材料，倘若能将铜制成光穿透率达85%以上的导电膜，便可作为透明导电结构。因此，在本实用新型的实施例中，将铜制成具有极细金属丝的网格结构，光线便可由网格结构中的开口透光，使网格结构具有较佳的透光度，同时具有较佳的导电性。
[0031]在本实用新型的一实施例中，第一、第二介电层的材料为金属、含氧或含硫的金属化合物。值得注意的是，所述的含氧或含硫的金属化合物指氧分子、氧原子或硫原子掺杂在金属结晶中。
[0032]当金属结晶中掺杂氧分子、氧原子或硫原子时，会使得金属化合物失去金属光泽，得到蓝色、深蓝色或黑色的含氧或含硫的金属化合物。在本实用新型的一实施例中，金属或金属化合物选自由镍(Ni)、钛(Ti)、钥(Mo)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、锡(Sn)及其合金所组成的群组。在本实用新型的另一实施例中，第一、第二介电层呈蓝色、深蓝色或黑色。在本实用新型的又一实施例中，第一、第二介电层的厚度为约I?200纳米。
[0033]在本实用新型的一实施例中，第一、第二抗反射层的材料为金属、金属氧化物或金属硫化物。在本实用新型的另一实施例中，金属选自由镍、钛、钥、铬、铜、锌、锡、钴(Co)、钨(W)、铁(Fe)及其合金所组成的群组。
[0034]由于本实用新型的实施例所提供的金属氧化物皆为蓝色、深蓝色或黑色，因此第一、第二抗反射层呈蓝色、深蓝色或黑色。在本实用新型的一实施例中，第一、第二保护层的厚度为约5?1，000纳米。
[0035]图3为根据本实用新型的一实施例的透明导电结构300的剖面图。在图3中，透明导电材料300包含透明基板310、第一网格结构330及第二网格结构320。
[0036]其中，透明基板310具有上表面及下表面。第一网格结构330位于透明基板310的上表面；而第二网格结构320位于透明基板310的下表面。在本实用新型的一实施例中，透明基板为刚性基板或可挠性基板。本实用新型的另一实施例中，刚性基板包含玻璃或硬质泡沫塑料。本实用新型的又一实施例中，可挠性基板包含聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或三醋酸纤维(TAC)。
[0037]在图3中，第一网格结构330包含第一金属层331、第一介电层332、第一抗反射层333、第一附着层334及第一保护层335。其中，由透明基板310的上表面起依次为第一附着层334、第一介电层332、第一金属层331、第一抗反射层333及第一保护层335。
[0038]第二网格结构320包含第二金属层321、第二介电层322、第二抗反射层323、第二附着层324及第二保护层325。其中，由透明基板的下表面起依次为第二附着层324、第二介电层322、第二金属层321、第二抗反射层323及第二保护层325。
[0039]在本实用新型的一实施例中，第一、第二金属层的材料为铜或银。在本实用新型的另一实施例中，第一、第二金属层的厚度为约0.2?3.0微米。
[0040]在本实用新型的一实施例中，第一、第二介电层的材料为金属、含氧或含硫的金属化合物。值得注意的是，所述的含氧或含硫的金属化合物指氧分子、氧原子或硫原子掺杂在金属结晶中。
[0041]当金属结晶中掺杂氧分子、氧原子或硫原子时，会使得金属化合物失去金属光泽，得到深蓝色或黑色的含氧或含硫的金属化合物。在本实用新型的一实施例中，金属或金属化合物选自由镍、钛、钥、铬、铜、锌、锡及其合金所组成的群组。在本实用新型的另一实施例中，第一、第二介电层呈蓝色、深蓝色或黑色。在本实用新型的又一实施例中，第一、第二介电层的厚度为约I?200纳米。
[0042]在本实用新型的一实施例中，第一、第二抗反射层的材料为金属、金属氧化物或金属硫化物。在本实用新型的另一实施例中，金属选自由镍、钛、钥、铬、铜、锌、锡、钴、钨、铁及其合金所组成的群组。
[0043]由于本实用新型的实施例所提供的金属氧化物皆为蓝色、深蓝色或黑色，因此第一、第二抗反射层呈蓝色、深蓝色或黑色。在本实用新型的一实施例中，第一、第二保护层的厚度为约5?1，000纳米。
[0044]根据本实用新型的一实施例，上述第一附着层及第二附着层的材料为金属或含氧或含硫的金属化合物。根据本实用新型的另一实施例，上述金属或金属化合物选自由镍、钛、钥、铬、铜、锌、钴、锡、钒(V)及其合金所组成的群组。在本实用新型的另一实施例中，第一附着层及第二附着层的厚度为约I?200纳米。
[0045]在本实用新型的一实施例中，第一保护层及第二保护层的材料为光学胶(opticalclear adhesive, OCA),例如可为透明亚克力胶(clear acrylic adhesive)。在本实用新型的另一实施例中，第一保护层及第二保护层的厚度为约10?100微米。
[0046]实施例一
[0047]提供PET透明基板，接着在PET透明基板的上表面及下表面同时进行以下工艺过程。在PET透明基板上溅镀厚度约20纳米的镍铬合金作为附着层。接着在附着层上溅镀锌铜合金作为介电层，以加强镍铬合金和铜之间的结合能力。
[0048]再利用电镀工艺过程将铜金属镀在介电层上，形成金属导电层。在此实施例中，金属导电层的厚度约为0.7微米。上述形成金属导电层的电镀溶液的配方如下表一所示。
[0049]表一:金属导电层的电镀溶液的配方
[0050]组成成分__浓度_
CuS04-5H20__100 公克 /公升_
H2SO4__180公克/公升_
HCl__50 ppm_
添加剂AaI O毫升/公升添加剂Bb___添加剂Ce__0.75毫升/公升_注:电镀温度为4 5 ° C
a添加剂A购自日木EBARA公司，型号CU-BRITE RF MUb添加剂B购自日本EBARA公司，型号CU-BRITE RF-Ac添加剂C购自日本EBARA公司，型号CU-BRITE RF-B
[0051 ] 接着利用电镀工艺过程，将抗反射层电镀在金属导电层上。在此实施例中，抗反射层的厚度为约0.1微米，且其材料为黑色的镍锌硫化合物。上述镍锌混合物的电镀溶液的配方如下表二所示。
[0052]表二:镍锌混合物的电镀溶液的配方
[0053]
组成成分浓度(公克/公升)
NiS04-7H2080ZnS04-7H20__45_
NH4SCN__30_
[0054]H1BOi__30_
NiS04(NH4)S04-6H20__50_
注:当电镀溶液的pH值为5.0时，其颜色接近黑色。
[0055]表三:实施例一的附着(tie coat)层及抗氧化层的色彩坐标(L*，a*，b*)
[0056]
_色彩坐标
L*a*b *
附着层__13 0.13 0.73
抗反射层12 -0.15 -0.01
[0057]由表三可知，此实施例的附着层及抗反射层的色彩坐标均趋近黑色，用以吸收反射光或散射光，并且降低光绕射现象。
[0058]接着，利用光刻工艺过程，蚀刻上述附着层、介电层、金属导电层及抗反射层，形成网格结构。在此实施例中，网格结构的线宽为约4微米。之后，再覆盖光学胶(optical clearadhesive, OCA)于抗反射层的上，用以作为保护层，即得到铜金属网格结构。此铜金属网格结构可作为感应元件(sensor)应用于触控面板。
[0059]利用电感耦合等离子体(ICP)及元素分析仪测定透明导电结构的这些层中的金属原子比例及氧原子含量，以调控透明导电结构的面电阻值及线电阻值(请参考表三)，及这些层的色彩数据。
[0060]表四*:实施例一的面电阻值、线电阻值及光穿透率
[0061]
__面电阻(Ω/口) 线电阻(Ω) 光穿透率(％)
[0062]
实施例._0.07__<800__88_
*表四为测试13央寸的透明导电结构(实施例一)的面电阻值、线电阻值及光穿透率。_
[0063]实施例二
[0064]在实施例二中，附着层为含氧的钥化合物，且抗反射层的材料为钥氧化物。实施例二的制作方法及其余各层的材料如同实施例一所述，在此不再多加赘述。
[0065]利用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)及元素分析仪测定透明导电结构的这些层中的金属原子比例及氧原子含量，以调控透明导电结构的面电阻值及线电阻值，及这些层的色彩数据(请参考表五及表六)。
[0066]表五:实施例二的附着(tie coat)层及抗氧化层的色彩坐标(L*，a*，b*)
[0067]
色彩坐标
L*a*b*
附着层__28 -4.8 -3.8
抗反射层 23 -6.5 -12.6
[0068]由表五的结果可知，附着层的颜色接近深蓝色，且抗反射层的颜色也接近深蓝色。
[0069]表六*:实施例二的面电阻值、线电阻值及光穿透率
[0070]
__面电阻(Ω/α) 线电阻(Ω) 光穿透率(％)
实施例二__O 06_ <700 _8b_
*表六为测试I 3英寸的透明导电结构(实施例二)的面电阻值、
[0071]
线电阻值及光穿透率。_
[0072]本实用新型的实施例所提供的透明导电结构的面电阻值为约0.01?1Ω/ □，且线电阻值小于700 Ω。此实施例的透明导电结构的面电阻值及线电阻值均远小于氧化铟锡的面电阻值(100?400Ω/0)及线电阻值(>10，000Ω)。由此结果可知，本实用新型的实施例所提供的透明导电结构具有较低的面电阻值及较高导电度。当应用于触控装置时，本实用新型的实施例所提供的透明导电结构具有较佳的灵敏度。另一方面，由于本实用新型的实施例所提供的透明导电结构中金属层上下皆为深蓝色或黑色的介电层及保护层所覆盖，因此可避免光反射、光散射或光绕射所产生的色偏现象。
[0073]除此之外，本实用新型的实施例所提供的透明导电结构的金属层使用铜作为导电材料。相较于金属银，金属铜具有较高的化学稳定性，不易因氧化作用或硫化作用而损害透明导电结构，造成电性失效。并且金属铜的价格亦较金属银便宜，可大幅降低生产成本。
[0074]虽然本实用新型的实施例已经公开如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可做些许的变动与润饰，因此本实用新型的保护范围当以后附的权利要求书所界定为准。
【权利要求】
1.一种具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，包含: 透明基板，其具有上表面及相对于该上表面的下表面； 第一网格结构，其设置在该透明基板的该上表面，其中该第一网格结构由该透明基板的该上表面依次包含: 第一介电层； 第一金属层，其设置在该第一介电层上；以及 第一抗反射层，其设置在该第一金属层上；以及 第二网格结构，其设置在该透明基板的该下表面，其中该第二网格结构由该下表面依次包含: 第二介电层； 第二金属层，其设置在该第二介电层上；以及 第二抗反射层，其设置在该第二金属层上。
2.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一、第二网格结构的线宽为2?15微米。
3.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述透明基板为刚性基板或可挠性基板。
4.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一介电层及所述第二介电层的厚度为I?200纳米。
5.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一抗反射层及所述第二抗反射层的厚度为5?1，000纳米。
6.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一金属层及所述第二金属层的材料为铜或银。
7.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一金属层及所述第二金属层的厚度为0.2?3.0微米。
8.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一网格结构还包含第一附着层，该第一附着层夹置在所述透明基板的所述上表面及所述第一介电层之间；以及所述第二网格结构还包含第二附着层，该第二附着层夹置在所述透明基板的所述下表面及所述第二介电层之间。
9.如权利要求8所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一附着层及所述第二附着层的厚度为I?200纳米。
10.如权利要求1所述的具有金属网格的透明导电结构，其特征在于，所述第一网格结构还包含第一保护层，该第一保护层覆盖所述第一抗反射层；以及所述第二网格结构还包含第二保护层，该第二保护层覆盖所述第二抗反射层。
【文档编号】G06F3/041GK203982343SQ201420432880
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】蔡水河 申请人:鼎展电子股份有限公司