專利名稱：透明導(dǎo)電疊層體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電疊層體與其制造方法，特別涉及一種包含金屬氧化物層的透明導(dǎo)電疊層體與其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著信息及電子技術(shù)的快速進(jìn)步，人們所使用的3C電子產(chǎn)品都往輕、薄、短、小的趨勢發(fā)展。目前觸控面板已成為一項(xiàng)不可或缺的輸入裝置，可以直接的操作方法完成指令輸入與功能操作，因此改變?nèi)伺c3C電子產(chǎn)品間的互動(dòng)方式，從而越來越普遍應(yīng)用至各種3C 電子產(chǎn)品。它是目前最易于使用而又特別適于多媒體信息查詢的輸入裝置，簡言之，觸控面板具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間及易于操作等許多優(yōu)點(diǎn)。依目前觸控式面板的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)分類，可將其分為電阻式、電容式、紅外線式及表面聲波式，其中以電阻式觸控面板為市場最廣泛應(yīng)用。而電容式觸控面板具有多點(diǎn)式輸入的特色，使用者可以手指同時(shí)在觸控面板屏幕上輸入指令與圖形操控，已成為觸控面板近來的主流產(chǎn)品。而電阻式與電容式的觸控面板皆需要有透明導(dǎo)電氧化物 (transparent conductiveoxide ；TC0)層來產(chǎn)生觸控動(dòng)作的感應(yīng)訊號(hào)，大部分的透明導(dǎo)電氧化物層的材料是以氧化銦錫andium Tin Oxide ；IT0)為主。電阻式觸控面板的主要結(jié)構(gòu)是以兩個(gè)分別具透明導(dǎo)電氧化物層的基材與設(shè)于中間的間隔顆粒(spacer)所構(gòu)成，再者，基于工作原理的需要，觸控面板是通過手指觸碰受壓變形而達(dá)到操控的功能。因此，觸控面板上具透明導(dǎo)電氧化物層的基材材料的選用受到限制，亦即需要使用可撓性的透明有機(jī)聚合物為基材的材料，該具透明導(dǎo)電氧化物層的基材或可稱為透明導(dǎo)電疊層體。一般該可撓性透明導(dǎo)電疊層體包含聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 (polyethyleneterephthalate ；PET)的塑料基板與透明導(dǎo)電氧化物層。透明導(dǎo)電氧化物層的光學(xué)性質(zhì)與本身結(jié)晶性有著密切關(guān)系，隨著工藝溫度升高， 可以促進(jìn)透明導(dǎo)電氧化物層的結(jié)晶程度越完全，同時(shí)光線透過率明顯升高，電阻值也可以大幅度降低。一般在鍍層溫度達(dá)到380°C附近時(shí)，光線透過率達(dá)到最高。若透明導(dǎo)電氧化物層是鍍在傳統(tǒng)玻璃基材上，則因?yàn)椴ＡЩ牡哪蜔嶙冃螠囟瓤梢栽?，000°C左右， 因此380°C的鍍層工藝溫度對(duì)于玻璃基材不產(chǎn)生任何影響。相對(duì)地，若透明導(dǎo)電氧化物層是鍍在塑料基材上，則透明導(dǎo)電氧化物層會(huì)受限于塑料基材的玻璃轉(zhuǎn)換溫度Tg(glaSS transienttemperature)值而無法進(jìn)行高溫工藝。由于透明導(dǎo)電氧化物層的形成溫度受限， 故造成膜層的結(jié)晶度較差、光線透過率低、電阻的阻值偏高且性質(zhì)不穩(wěn)定，以及耐環(huán)境特性不足等缺點(diǎn)。綜上所述，觸控面板產(chǎn)業(yè)實(shí)需要提出透明導(dǎo)電疊層體更佳的制造工藝及結(jié)構(gòu)，以解決上述可撓性透明導(dǎo)電疊層體所遭遇的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭示一種透明導(dǎo)電疊層體與其制造方法，其采低溫工藝技術(shù)形成透明導(dǎo)電
4氧化物層，通過靶材比例控制、鍍膜前真空度與水氣控制，所形成的透明導(dǎo)電疊層體上透明導(dǎo)電疊層有較高的電子能隙，并具有光線透過率高及電阻的阻值低等優(yōu)點(diǎn)。由于本發(fā)明采低溫工藝技術(shù)，故適于應(yīng)用于以整卷可撓性透明有機(jī)聚合物為基材的連續(xù)量產(chǎn)制造，減少高溫時(shí)拉力容易造成基材永久變形的問題。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式揭示了一種透明導(dǎo)電疊層體，其包含一有機(jī)聚合物的透明基材及一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層。該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的厚度為10 50nm，其構(gòu)成元素銦(In)及錫(Sn)的比例需滿足重量百分比關(guān)系Sn/(Sn+h) = 0. 5% 7%。且該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 6eV。該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層是控制于室溫至80°C的范圍內(nèi)形成于該透明基材表面，其較佳的溫度范圍介于40V至80°C。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式揭示一種透明導(dǎo)電疊層體的制造方法，包含步驟如下提供一有機(jī)聚合物的透明基材；以及使用包含錫及銦的靶材，并于室溫至80°c的范圍內(nèi)在該有機(jī)聚合物的透明基材上形成一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層；其中該靶材內(nèi)銦及錫的比例需滿足重量百分比關(guān)系Sn/(Sn+L·!) =0.5% 7%，又該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的厚度為 10 50nm，及該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 6eV。該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層形成時(shí)所在的腔室是維持真空度低于5X10_6tOrr，其較佳的真空度范圍低于2X 10_6torr。上文已經(jīng)概略地?cái)⑹霰景l(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)，使下文本發(fā)明的詳細(xì)描述得以獲得較佳了解。構(gòu)成本發(fā)明的權(quán)利要求標(biāo)的的其它技術(shù)特征及優(yōu)點(diǎn)將描述于下文。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)可了解，下文揭示的概念與特定實(shí)施例可作為基礎(chǔ)而相當(dāng)輕易地予以修改或設(shè)計(jì)其它結(jié)構(gòu)或工藝而實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的目的。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員亦應(yīng)可了解，這類等效的建構(gòu)并無法脫離權(quán)利要求所提出的本發(fā)明的精神和范圍。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的透明導(dǎo)電疊層體的剖面示意圖；及圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的透明導(dǎo)電疊層體的制造方法的流程圖。主要元件標(biāo)記說明10透明導(dǎo)電疊層體11透明基材12銦錫氧化物層
具體實(shí)施例方式圖1例示本發(fā)明一實(shí)施例的透明導(dǎo)電疊層體的剖面示意圖。一透明導(dǎo)電疊層體10 包含一有機(jī)聚合物的透明基材11及一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層12。該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層12的厚度為10 50nm，其構(gòu)成元素銦(In)及錫(Sn)的比例需滿足重量百分比關(guān)系Sn/(Sn+L·!) = 0. 5% 7%，較佳地是銦錫氧化物中另包含微量的錫摻雜。且該透明導(dǎo)電疊層體10的電子能隙大于3. 6eV，而較佳的電子能隙大于3. 9eV。該有機(jī)聚合物的透明基材11為一般常見的光學(xué)級(jí)透明軟性塑料基板，其材料可以是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、芳香族聚酯(PAR)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸二乙酯(PEN)或聚碳酸酯(Polycarbonate ；PC)這些高分子化合物。上述各種材料依高分子結(jié)構(gòu)的差異而顯現(xiàn)不同的光學(xué)特性、耐熱性及耐化性，然而應(yīng)用于觸控面板的塑料基板的選用首重光學(xué)特性，亦即在塑料基板于^Onm波長光線的照射下，其光學(xué)穿透度需大于90%。圖2例示本發(fā)明一實(shí)施例的透明導(dǎo)電疊層體的制造方法的流程圖。如步驟S21所示，先提供一有機(jī)聚合物的透明基材，其材料采用如前所述的光學(xué)級(jí)透明軟性塑料基板。參見步驟S22，使用包含錫及銦的靶材并于室溫至80°C的范圍內(nèi)在該有機(jī)聚合物的透明基材上形成一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層。該靶材內(nèi)銦及錫的比例需滿足重量百分比關(guān)系Sn/(Sn+In) =0. 5% 7%，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的長成厚度為10 50nm，及該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 6eV。當(dāng)該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 6eV時(shí)，即代表該透明導(dǎo)電層在形成膜層時(shí)有較佳的原子排列，故光在通過膜層時(shí)會(huì)減少散射機(jī)率，不僅在光學(xué)上有較優(yōu)的穿透度表現(xiàn)，另外也代表膜層的結(jié)構(gòu)較為密實(shí)穩(wěn)定。由于該透明導(dǎo)電疊層體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)固，因此耐環(huán)境特性較佳，例如可以避免濕氣侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部而造成損壞或銹蝕。反之，當(dāng)該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙小于3. 6eV時(shí)，即代表該透明導(dǎo)電層在成膜時(shí)成膜條件較差，結(jié)晶結(jié)構(gòu)較松散，光在通過透明導(dǎo)電膜層時(shí)因?yàn)槿菀着龅讲灰?guī)則排列的原子或者是缺陷的地方，會(huì)造成光線損失，故整體穿透度不佳且耐環(huán)境特性也相對(duì)較差。本發(fā)明的透明導(dǎo)電疊層體的制造方法及其結(jié)構(gòu)已顯然改善傳統(tǒng)透明導(dǎo)電疊層體所遭遇的上述問題。為了該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層在可見光范圍有較高的穿透率，所包含的銦錫氧化物層也要具有大于可見光能量的能隙寬度。對(duì)銦錫氧化物層這類型的透明導(dǎo)電膜層而言，它的性質(zhì)和所摻雜的陽離子有很大的關(guān)系，在選用摻混的陽離子時(shí)，陽離子的離子半徑應(yīng)略小于原化合物的離子半徑，且不能與原化合物起反應(yīng)而形成不純物。因此，要得到良好的銦錫氧化物層，則要控制膜層的氧化狀態(tài)及雜質(zhì)離子摻入的質(zhì)與量。本實(shí)施例是以低錫摻雜的銦錫氧化物靶材進(jìn)行濺鍍工藝；或者以銦及錫的金屬靶材進(jìn)行濺鍍工藝，再對(duì)已形成的銦錫氧化物層摻雜微量錫。該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層形成時(shí)所在的濺鍍腔室是維持真空度低于 5X10_6torr，其較佳的真空度范圍是低于2X10_6torr，且該濺鍍工藝較佳的溫度范圍是介于40°C至80°C。在此腔室的真空環(huán)境下，該真空度大多來自于水氣的貢獻(xiàn)，相對(duì)的水氣含量亦需控制低于5 X 10_6torr以下。且在形成銦錫氧化物層時(shí)，可將透明基材以低于80°C的溫度適當(dāng)加熱。當(dāng)基板溫度控制在室溫到80°C之間，該銦錫氧化物層在沉積(exposition) 時(shí)擁有基礎(chǔ)的動(dòng)能，故結(jié)晶排列較整齊使得膜層內(nèi)缺陷減少而導(dǎo)電性較高。并且膜層內(nèi)因原子排列不良所造成的光散射現(xiàn)象也隨之減少，從而使得通過光線的光譜會(huì)往短波長部分移動(dòng)，在光學(xué)特性所產(chǎn)生的效果即是提高穿透度與減少銦錫氧化物層黃化現(xiàn)象。上述改善不但大幅提升該銦錫氧化物層的電子能隙，整體而言，該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙也會(huì)大于3. 6eV0由于一般塑料基材玻璃轉(zhuǎn)換溫度Tg值大約在80°C以下，然對(duì)于公知技術(shù)是采高溫工藝鍍銦錫氧化物層，因此在量產(chǎn)卷對(duì)卷(roll to roll)的方式出料(塑料基材)及收料時(shí)，會(huì)有收卷或放料的動(dòng)作而仍需要維持塑料基材的一定張力。故在高溫工藝下，當(dāng)塑料基材超過玻璃轉(zhuǎn)換溫度Tg值時(shí)，塑料基材將會(huì)有永久變形的問題，不僅造成基材膜厚不均勻，且造成不同的相位差而影響光學(xué)表現(xiàn)。反觀，本實(shí)施例的低溫工藝、靶材選用及相關(guān)工藝參數(shù)控制，不僅可以成長結(jié)晶程度優(yōu)、光線透過率高及電阻的阻值低的銦錫氧化物層，且適于應(yīng)用于以整卷可撓性透明有機(jī)聚合物為基材的連續(xù)式量產(chǎn)制造。通過上述靶材比例控制、鍍膜前真空度與水氣控制，故所形成于透明導(dǎo)電疊層體上透明導(dǎo)電疊層有較高的電子能隙，并具有光線透過率高及電阻的阻值低等優(yōu)點(diǎn)。如步驟S23所示，再于130°C至150°C的高溫環(huán)境及歷時(shí)30分鐘的條件下，對(duì)該透明導(dǎo)電疊層體進(jìn)行熱處理。經(jīng)過熱處理的該透明導(dǎo)電疊層體的耐環(huán)境特性會(huì)明顯提升，尤其是是耐酸蝕的程度會(huì)增加，有助于后續(xù)蝕刻工藝形成線路或圖案時(shí)的可靠度。
實(shí)施例制造一透明導(dǎo)電疊層體的實(shí)施例的具體實(shí)施方式

為選用的基材材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(polyethylene ter印hthalate ;PET) 125 μ m 的塑料基板，使用 Sn/(Sn+In)= 3%的氧化銦錫靶材，鍍膜前真空度為2 X 10-6torr,基材溫度控制在60°C，通入氧氣與氬氣混合氣體，此時(shí)真空度約為1 X 10-3tor,使用直流濺鍍法形成氧化銦錫薄膜，該薄膜厚度為 18nm。再將本透明導(dǎo)電疊層體經(jīng)過150°C X0. 5hr烘烤后測得全光線穿透度(visual light transmittance)為90. 4 %，利用全光線頻譜計(jì)算Eg(電子能隙)大于3. 92eV，使用四點(diǎn)探針測得表面阻抗為309 Ω/cm2，再利用5% HCl浸泡5分鐘測試耐酸程度，經(jīng)過 5% HCl浸泡5分鐘后阻抗變?yōu)?21 Ω/cm2，計(jì)算該阻抗變化率為1. 04，明顯可發(fā)現(xiàn)耐酸程度極佳。一般來說耐候性較佳的氧化銦錫疊層體其電子能階必須高于3. 6eV，特別是高于 3. 9e以上其光電特性會(huì)有明顯的區(qū)別，當(dāng)電子能階高于3. 9eV時(shí)其全光線穿透度高，可大于90%，耐環(huán)境特性佳，而耐環(huán)境特性以5% HCl當(dāng)作一種加速老化的測試，其浸泡后前后阻抗變化率小于1. 2。而一般低能階的透明導(dǎo)電性層疊體(< 3. 6eV)，其全光線穿透率差 (<90%),其耐環(huán)境特性差，特別經(jīng)過5% HCl浸泡5分鐘測試后，表面阻抗完全量測不到， 代表表面的氧化銦錫層被HCl完全蝕刻掉。故由此可知本發(fā)明的透明導(dǎo)電疊層體為可具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，并在電氣特性上有良好的表現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種透明導(dǎo)電疊層體，其特征在于，包含一有機(jī)聚合物構(gòu)成的透明基材；以及一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層，設(shè)于該透明基材表面，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的厚度介于10 50nm，其構(gòu)成元素銦及錫的比例需滿足重量百分比關(guān)系Sn/(Sn+In)= 0. 5% % ；其中該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 6eV。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電疊層體，其特征在于，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層是于室溫至80°C的范圍內(nèi)形成于該透明基材表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明導(dǎo)電疊層體，其特征在于，形成所述透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的溫度范圍是介于40°C至80°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電疊層體，其特征在于，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層包含錫摻雜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電疊層體，其特征在于，該有機(jī)聚合物選自聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、芳香族聚酯、聚醚砜、聚萘二甲酸二乙酯或聚碳酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)電疊層體，其特征在于，該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 9eV。
7.權(quán)利要求1 6任意一項(xiàng)所述的透明導(dǎo)電疊層體的制造方法，其特征在于，包含步驟如下提供一有機(jī)聚合物構(gòu)成的透明基材；以及使用包含錫及銦的靶材，并于室溫至80°C的范圍內(nèi)在該有機(jī)聚合物的透明基材上形成一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層；其中該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3. 6eV。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述方法還包含于130°C至150°C的溫度環(huán)境下對(duì)該透明導(dǎo)電疊層體進(jìn)行30分鐘的后加熱處理的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層是以連續(xù)式濺鍍工藝形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的形成溫度范圍是介于40°C至80°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層形成時(shí)所在的環(huán)境是維持真空度低于5X 10_6torr。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其特征在于，該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層形成時(shí)所在的環(huán)境是維持真空度低于2X 10_6torr。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該靶材是低錫摻雜的銦錫氧化物靶材。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該該靶材是銦及錫的金屬靶材。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于，所述方法還包含摻雜微量錫于該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述方法還包含于該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層形成時(shí)加熱該有機(jī)聚合物的透明基材至室溫到80°C間的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于 3. 9eV0
全文摘要
本發(fā)明涉及透明導(dǎo)電疊層體及其制造方法，本發(fā)明一實(shí)施例的透明導(dǎo)電疊層體包含一有機(jī)聚合物的透明基材及一透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層。該透明導(dǎo)電的銦錫氧化物層是于室溫至80℃的溫度范圍條件下形成于該透明基材表面，其厚度為10～50nm，又其構(gòu)成元素銦(In)及錫(Sn)的比例需滿足重量百分比關(guān)系Sn/(Sn+In)＝0.5％～7％。且該透明導(dǎo)電疊層體的電子能隙大于3.6eV。
文檔編號(hào)B32B9/04GK102157223SQ201010117259
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者徐明鴻, 賴俊光, 陳炫達(dá) 申請(qǐng)人:聯(lián)享光電股份有限公司