具有不規則圖案的光罩及其制法
【專利摘要】一種具有不規則圖案的光罩及其制法。該光罩包含一個透明基材，以及一層遮光層。該遮光層包括數條設置在該透明基材上的遮光條。所述遮光條彼此交錯相配合界定出數個間格。每一個間格為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。所述無周期性且至少兩邊不等長的多邊形的間格圖案，能利用成本低廉的紡絲法快速制得，故該光罩能被量產且成本低廉，而利用該光罩所制得的金屬網格透明導電膜，因同樣具有不規則圖案，應用于各種顯示屏時皆不易產生疊紋現象，相當具有競爭力。
【專利說明】
具有不規則圖案的光罩及其制法
技術領域
[0001]本發明涉及一種光罩，特別是涉及一種具有不規則圖案的光罩及其制法。
【背景技術】
[0002]透明導電膜是一種常用于觸控裝置與顯示屏等多媒體產品，目前最常見用于制造透明導電膜的材料為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)，然而ITO的價格相當高(ΙΤ0內會含有75wt %的銦，而每公斤的銦價格約800美元)，且所制成的透明導電膜會具有低面電阻(〈50 Ω/ □)、膜色偏黃、用于可撓式產品時易碎裂等問題。隨著物聯網產業的崛起與行動智能設備普及，200ppi以上高解析智能裝置需求日益殷切，對于ITO的需求也大幅增加，惟具有前述問題的ITO已逐漸無法符合這些行動智能產品的需求。因此，如何制造出一種非ITO類的透明導電膜，是一門值得研究的技術。目前，金屬網格透明導電膜被認為是取代ITO類透明導電膜最具潛力的產品，然而金屬網格透明導電膜其主要缺點有二:其一是容易產生疊紋現象，其二是不易控制界定網格的線條的線寬，然而不論是前者或后者，使用現有生產技術解決上述兩個問題時都會導致生產成本的增加。
[0003]所述的疊紋現象(moir6 phenomenon)是指兩個或兩個以上的規則圖案彼此重疊時，形成光學干涉紋的現象。現有的金屬網格透明導電膜皆具有規則圖案，故當顯示屏采用金屬網格透明導電膜作為電磁波遮蔽膜或應用于觸控面板時，金屬網格透明導電膜會與顯示屏產生的畫素圖案、顯示屏的電極圖案或其他光學膜的圖案彼此干擾，幷產生前述的疊紋現象，使得顯示屏無法正確顯示訊息給使用者。
[0004]應用金屬網格透明導電膜時，是否容易出現疊紋現象，與界定出金屬網格的線條的寬度有關。若線條的線寬過粗，或者線條形成的交叉點(節點)過粗，皆容易產生疊紋現象。因此，目前解決上述問題的方法是要依照顯示屏的尺寸及畫素顯示方法，設計相對應的線寬、節距、以及角度的金屬網格圖案以避免疊紋現象產生。因此，具有同一種規則圖案的金屬網格透明導電膜無法通用于尺寸不同或畫素執行方法不同的顯示屏上，故必須依客戶的不同需求而量身訂作，無法以量產的方式降低制造成本幷提高競爭力。
[0005]除了須客制化而無法量產外，控制界定出金屬網格的線條的線寬也是一大問題。既有的金屬網格透明導電膜的制程主要能分為印刷制程及黃光微影制程兩種方式。采用印刷制程雖然能省去蒸鍍、曝光、顯影、蝕刻等工序及設備投資，直接在基材上印刷出所需圖形，而能有較低的制造成本優勢，但不易控制線條的寬度的精細度，易有產生疊紋現象的問題，且無法制造出肉眼無法分辨的線寬低于5 μπι的線條。至于黃光微影制程，雖然能提供較精細的網格及相對前者具有更細線寬的線條，但因線條的線寬在5 μπι以下的光罩其生產成本相當昂貴，而使得金屬網格透明導電膜的生產成本一直居高不下。
[0006]綜上所述，如何開發出一種生產成本低廉且能量產制造出不易產生疊紋現象的金屬網格透明導電膜的光罩，是一相當具有經濟利益的研究課題。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種具有不規則圖案的光罩及其制法，該制法能制造出具有不規則圖案的光罩，而該光罩生產成本低廉，且能制造出不易產生疊紋現象且能通用于各式顯示屏的金屬網格透明導電膜。
[0008]本發明具有不規則圖案的光罩，包含一個透明基材，以及一層遮光層，該遮光層包括數條設置在該透明基材上的遮光條，所述遮光條彼此交錯相配合界定出數個間格，每一個間格為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。
[0009]本發明所述的具有不規則圖案的光罩，每一條遮光條的平均寬度為0.05 μπι?20 μm，每一格間格的平均寬度為I μπι?500 μπι。
[0010]本發明所述的具有不規則圖案的光罩，所述間格分別具有直線或弧線的邊。
[0011]本發明具有不規則圖案的光罩，包含一個透明基材，以及一層遮光層，該遮光層包括數個分別設置在該透明基材上的遮光塊，所述遮光塊分別為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。
[0012]本發明所述的具有不規則圖案的光罩，所述遮光塊相配合界定出數條彼此交錯的間隙，且每一個遮光塊的平均寬度為I μπι?500 μm，每一條間隙的平均寬度為0.05 μπι?20 μ mD
[0013]本發明所述的具有不規則圖案的光罩，所述遮光塊分別具有直線或弧線的邊。
[0014]本發明具有不規則圖案的光罩的制法，包含一個步驟A:準備一個表面設置有一層遮光層的透明基材，該制法還包含一個步驟B:將一種光阻材料以紡絲法沉積至該遮光層上，并形成一層光阻層、一個步驟C:蝕刻移除該遮光層未受該光阻層覆蓋的部分，以及一個步驟D:移除該光阻層。
[0015]本發明所述的具有不規則圖案的光罩的制法，在該步驟B中，是以靜電紡絲法、熔噴法或溶液噴紡法將該光阻材料沉積至該透明基材上。
[0016]本發明具有不規則圖案的光罩的制法，包含一個步驟A:準備一個透明基材，該制法還包含一個步驟B:將一種光阻材料以紡絲法沉積至該透明基材上形成一層光阻層，該光阻層與該透明基材相配合界定出數個中空的網格，所述網格分別為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形、一個步驟C:將一種遮光材料沉積至該光阻層上及所述網格中，以及一個步驟D:移除該光阻層及該遮光材料附著于該光阻層上的部分。
[0017]本發明所述的具有不規則圖案的光罩的制法，在該步驟B中，是以靜電紡絲法、熔噴法或溶液噴紡法將該光阻材料沉積至該透明基材上。
[0018]本發明的有益效果在于:利用成本低廉的紡絲法即能快速地制備出線寬細致的所述遮光條，故該光罩能被量產且成本低廉，且由所述遮光條或所述遮光塊所界定出或形成的不規則無周期性且至少兩邊不等長的多邊形的圖案，能使制得的金屬網格透明導電膜，因同樣具有不規則圖案而不易產生疊紋現象，還能通用于各式顯示屏，而具有適于大量制造的經濟價值，故確實能達成本發明的目的。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明具有不規則圖案的光罩及其制法的一個第一實施例的一個掃描式電子顯微鏡影像；
[0020]圖2是該第一實施例的一個制法的一個步驟流程圖；
[0021]圖3是該第一實施例的該制法的一個各步驟的示意圖；
[0022]圖4是該第一實施例的該制法的一個紡絲步驟完成后的一個半成品的一個掃描式電子顯微鏡影像；
[0023]圖5是本發明具有不規則圖案的光罩及其制法的一個第二實施例的一個制法的一個步驟流程圖；及
[0024]圖6是該第二實施例的該制法的一個各步驟的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件以相同的編號來表示。
[0026]參閱圖1，本發明具有不規則圖案的光罩及其制法的一個第一實施例包含一個透明基材1，以及一層遮光層2。該遮光層2包括數條設置在該透明基材I上的遮光條21。所述遮光條21彼此交錯相配合界定出數個分別呈無周期性且至少兩邊不等長多邊形的間格211。
[0027]參閱圖2、圖3及圖4，該第一實施例是由以下的制法制得:一個備材步驟31、一個紡絲步驟32、一個蝕刻步驟33，以及一個移除步驟34。
[0028]在該備材步驟31中，是準備一個表面設置有一層遮光層2的透明基材I。在市面上能購得沉積有該遮光層2的該透明基材I。當然，在實施上也能自行將遮光材料沉積至該透明基材I上，以形成該遮光層2。所述的遮光材料為金屬鉻，其表面反射率為10至15%。所述的遮光層2的平均厚度Tll為0.1 μ m，對于波長為450nm的光線而言，其光學密度為
3.0。
[0029]當所述遮光條21的光學密度小于1.8時，會有多余的光線穿透所述遮光條21，而使得光罩的圖案無法良好地轉印到其他材料上，也就是會產生失真的情況，而當所述遮光條21的光學密度大于4.0時，也就是所述遮光條21的厚度太厚，會增加不必要的成本支出，故所述遮光條21的光學密度應為1.8?4.0為佳。此外，當所述遮光條21的表面反射率在50%以上時，在曝寫時會因反射而產生重復曝光的問題，同樣會有失真的疑慮。因此，所述遮光條21的表面反射率應低于50%為佳。在本第一實施例中，是利用金屬絡來達到表面反射率在50%以下的要求。
[0030]在該紡絲步驟32，是利用熔噴法將一種光阻材料以紡絲法沉積至該遮光層2上形成一層光阻層4。在實施上，也能利用其他的紡絲方法，例如靜電紡絲法(electrospinning)或溶液紡噴法(solut1n blown)。所述的光阻材料是平均分子量為3kg/mol的聚苯乙稀(polystyrene, PS)。所述的熔噴法是將光阻材放入一個熔噴設備中，設定該熔噴設備的參數如下:紡絲溫度為180°C、聚苯乙烯的進料速率為0.068g/min、紡絲氣體流速為5.4SCFM，以及紡絲時間為5分鐘。聚苯乙烯被噴出后，即會在該遮光層2上形成具有數條纖維41的該光阻層4，幷如圖4所示。所述纖維41的平均線徑Dll約為1.24 μ m，幷相配合界定出數個平均寬度Wll約為220 μπι的網格42。所述纖維41是利用紡絲法沉積至該遮光層2上，故所述纖維41是不規則地分布。所述網格42因為是由所述纖維41所界定出來，故同樣也是不規則地分布，且每一網格42為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。應注意的是，如本案所界定的元件的形狀或大小不規則，則所述的平均寬度(線徑、厚度)，是指最大值與最小值的平均值。
[0031]以各種紡絲法能紡得的纖維41尺寸最小能達到0.05 μπι，而應注意的是當所述纖維41的尺寸大于20 μπι時，利用本發明制得的光罩制造的成品，其所具有的格線將能被肉眼觀察到而不被接受，故所述纖維41的尺寸應控制為0.05 μm?20 μm為佳，若為
0.05 μ m?5 μ m，則細致度更佳。本第一實施例的平均線徑Dll為1.24 μ m即符合此要求。
[0032]所述網格42的平均寬度小于I ym時，利用本發明制得的光罩所制造的成品，能透光的部位將會太小，透光性會不佳，而當所述網格42的寬度大于500 μπι時，所述的成品的可導電部位將會太小，導電性會不佳。因此，在考量透光性與導電性兩項因素下，所述網格42的寬度應控制為I μ m?500 μ m。本第一實施例的平均寬度Wll為220 μ m也符合此要求。
[0033]在該蝕刻步驟33，是蝕刻該遮光層2未受該光阻層4的所述纖維41覆蓋的部分。該遮光層2被蝕刻后所留下的部位，則會形成數條遮光條21。每一條遮光條21的平均寬度D12，會等同各別的纖維41的平均線徑D11，約為1.24μπι。所述遮光條21會相配合界定出數格間格211。每一格間格211的平均寬度Wl2，會等同各別的網格42的平均寬度Wl I，約為220 μπι。所述遮光條21及所述間格211同樣也不規則地分布，且所述間格211分別為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形，幷分別能具有直線或弧線的邊。
[0034]在該移除步驟34中，是再利用丙酮將該光阻層4的所述纖維41移除，幷留下所述遮光條21，即能制得所述的具有不規則圖案的光罩。
[0035]綜上所述，本發明具有不規則圖案的光罩及其制法，該制法利用成本低廉且能制造出具有細致線寬的所述遮光條21的紡絲法，來制造該具有不規則圖案的光罩，故該具有不規則圖案的光罩能被量產且成本低廉，且由所述遮光條21所界定出來的不規則多邊形網格42，能使利用該光罩制得的金屬網格透明導電膜因同樣具有不規則圖案而不易產生疊紋現象，還能通用于各式顯示屏，而具有適于大量制造的經濟價值，故確實能達成本發明的目的。
[0036]參閱圖5及圖6，為本發明具有不規則圖案的光罩的一個第二實施例，該第二實施例包含一個透明基材1，以及一層遮光層2。該遮光層2包括數個分別設置在該透明基材上的遮光塊22。所述遮光塊22分別為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形，且分別能具有直線或弧線的邊，幷相配合界定出數條彼此交錯的間隙221。
[0037]該第二實施例是由以下的制法制得:一個準備步驟51、一個紡絲步驟52、一個沉積步驟53，以及一個掀離步驟54。
[0038]在該準備步驟51中，是準備一個透明基材I。該透明基材I在本第二實施例中為石英或玻璃，但在實施上也能為透明的高分子材料。
[0039]在該紡絲步驟52中，是將一種光阻材料，利用靜電紡絲法，紡絲幷沉積至該透明基材I上形成一層光阻層4。
[0040]所述的光阻材料為聚乙稀縮丁醛(Polyvinyl butyrak, PVB)，但幷不以聚乙稀縮丁醛為限。在實施上，只要為能溶的高分子材料即可，例如能為水基高分子溶液或溶劑基高分子溶液。該光阻材料也不以聚合物為限，也能為聚合物的前驅體，例如光硬化高分子前驅體或熱硬化高分子前驅體，也就是能為聚合物的單體，幷在紡出后，再利用紫外光或加熱等方式，使前驅體(單體)聚合成聚合物。此外，也能為聚合物與前驅體的混合物。所述的靜電紡絲法，是將該光阻材料溶于乙醇中，以配制出一份光阻材料的濃度為10被％的紡絲液。將該紡絲液倒入一個電紡設備中，設定該電紡設備的運作參數如下:紡絲液的輸出速率為
0.6ml/hr、電壓為15kV，以及紡絲時間5分鐘。紡絲液被紡出后，即會在該透明基材I上形成具有數條纖維41的該光阻層4。所述纖維41的平均線徑D21為1.1 μ m，且與該透明基材I相配合界定出數格分別呈中空且平均寬度W21為150 μπι的網格42。由于本發明是采用紡絲法沉積出所述纖維41，故所述纖維41是隨機地分布在該透明基材I上，幷界定出同樣不規則隨機分布且分別呈無周期性且至少兩邊不等長的所述網格42。
[0041]在該沉積步驟53中，是將一種遮光材料沉積至該光阻層4上及所述網格42中。所述的遮光材料在本第二實施例中同樣為鉻。所述的遮光材料在沉積時，會同時附著于所述纖維41上，以及填入所述網格42中。所述的遮光材料會附著于該透明基材I上形成一層遮光層2，該遮光層2包括數塊分別位于所述網格42中且呈島狀的遮光塊22。所述遮光塊22的平均厚度Τ21為0.1 μ m，平均寬度W22為150 μ m，對于波長為450nm的光線而言，光學密度分別大約為3.0，且對于波長為436nm的光線的表面反射率分別大約為10至15%。由于所述網格42是不規則且隨機分布的，故所述遮光塊22也是不規則且隨機地分布在該透明基材I上，除彼此間隔外，也分別呈無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。
[0042]在該掀離步驟54中，是先將附著于所述纖維41上的遮光材料掀離，再利用如乙醇等類醇類溶劑將所述纖維41溶解，幷保留位于所述網格42中的所述遮光塊22。所述遮光塊22會相配合界定出數條彼此交錯的間隙221。所述間隙221的平均寬度D22，會與所述纖維41的平均線徑D21相同，為1.1 μm。
[0043]綜上所述，本發明具有不規則圖案的光罩及其制法，該制法同樣利用紡絲法制造該具有不規則圖案的光罩，故該光罩同樣能被量產且成本低廉，且所述分別呈不規則無周期性且至少兩邊不等長多邊形的遮光塊52，能使利用該光罩制得的金屬網格透明導電膜因同樣具有不規則圖案而不易產生疊紋現象，還能通用于各式顯示屏，而具有適于大量制造的經濟價值，故確實能達成本發明的目的。
[0044]本發明的一第三實施例與該第一實施例類似，不同的地方在于，在該紡絲步驟32(見圖2)中，是利用溶液紡噴法來紡絲，且所使用的光阻材料為平均分子量為
1.9X 105g/mol 的聚甲基丙稀酸甲酯(poly (methyl methacrylate)，PMMA)，溶于氯仿(chloroform)中，幷制成濃度為10wt%的紡絲液。將紡絲液放入一個溶液紡噴設備中，幷設定參數如下:紡絲液的給液速率為20 yL/min、氣體壓力為276kPa，以及紡絲時間4分鐘。該紡絲液被噴出后會形成包括所述纖維41的該光阻層4，所述纖維41的平均線徑為
2.26 μ m，且所述纖維41相配合界定出來的所述網格42的平均寬度為150 μ m。本第三實施例同樣能制造出具有不規則圖案的光罩，且該光罩同樣能制作具有不規則圖案的金屬網格透明導電膜，故能達到與該第一實施例類似的效果，故在此不重復說明。
【主權項】
1.一種具有不規則圖案的光罩，包含一個透明基材；其特征在于:該光罩還包括一層遮光層，該遮光層包括數條設置在該透明基材上的遮光條，所述遮光條彼此交錯相配合界定出數個間格，每一個間格為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。2.如權利要求1所述的具有不規則圖案的光罩，其特征在于:每一條遮光條的平均寬度為0.05 μ m?20 μ m，每一格間格的平均寬度為I μ m?500 μ m。3.如權利要求1所述的具有不規則圖案的光罩，其特征在于:所述間格分別具有直線或弧線的邊。4.一種具有不規則圖案的光罩，包含一個透明基材，其特征在于:該光罩還包含一層遮光層，該遮光層包括數個分別設置在該透明基材上的遮光塊，所述遮光塊分別為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形。5.如權利要求4所述的具有不規則圖案的光罩，其特征在于:所述遮光塊相配合界定出數條彼此交錯的間隙，且每一個遮光塊的平均寬度為I μπι?500 μm，每一條間隙的平均寬度為0.05 μ m?20 μ m。6.如權利要求4所述的具有不規則圖案的光罩，其特征在于:所述遮光塊分別具有直線或弧線的邊。7.一種具有不規則圖案的光罩的制法，包含一個步驟A:準備一個表面設置有一層遮光層的透明基材，其特征在于:該制法還包含一個步驟B:將一種光阻材料以紡絲法沉積至該遮光層上，并形成一層光阻層、一個步驟C:蝕刻移除該遮光層未受該光阻層覆蓋的部分，以及一個步驟D:移除該光阻層。8.如權利要求7所述的具有不規則圖案的光罩的制法，其特征在于:在該步驟B中，是以靜電紡絲法、熔噴法或溶液噴紡法將該光阻材料沉積至該透明基材上。9.一種具有不規則圖案的光罩的制法，包含一個步驟A:準備一個透明基材，其特征在于:該制法還包含一個步驟B:將一種光阻材料以紡絲法沉積至該透明基材上形成一層光阻層，該光阻層與該透明基材相配合界定出數個中空的網格，所述網格分別為無周期性且至少兩邊不等長的多邊形、一個步驟C:將一種遮光材料沉積至該光阻層上及所述網格中，以及一個步驟D:移除該光阻層及該遮光材料附著于該光阻層上的部分。10.如權利要求9所述的具有不規則圖案的光罩的制法，其特征在于:在該步驟B中，是以靜電紡絲法、熔噴法或溶液噴紡法將該光阻材料沉積至該透明基材上。
【文檔編號】G03F1/50GK105988286SQ201510061945
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月6日
【發明人】李炳寰
【申請人】亞樹科技股份有限公司