CN102729566A

CN102729566A - 复合式基板结构

Info

Publication number: CN102729566A
Application number: CN2011100934991A
Authority: CN
Inventors: 甘明吉; 宋健民; 胡绍中; 陈嘉延
Original assignee: CHINA EMERG WHEEL ENTERPRISE Co Ltd
Current assignee: CHINA EMERG WHEEL ENTERPRISE Co Ltd; Kinik Co
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2012-10-17

Abstract

一种复合式基板结构，包括有一透明基材、一第一类钻碳层以及一第二类钻碳层，第一类钻碳层设置于透明基材及第二类钻碳层的间，其中第一类钻碳层的sp³键结比例大于第二类钻碳层的sp³键结比例，可提供复合式基板结构具有足够的硬度。同时在第二钻类碳层中含有一掺杂物，用以提升复合式基板结构表面的疏水性及/或疏油性，使复合式基板结构在长时间的使用下仍可保持良好的操控性及耐用性。

Description

复合式基板结构

技术领域

本发明涉及一种复合式基板结构，特别涉及一种应用于触控面板的复合式基板结构。

背景技术

随着电子产业的快速发展，各种类型的电子产品已被广泛的使用于社会大众的日常生活中。其中，由于触控式电子装置具有容易操作的特性，因此使触控面板被广泛地运用在各种不同的电子产品上，例如液晶显示装置、个人数字助理、提款机或便携式计算机等电子产品中，以做为人机互动的媒介。并且依据触控面板检测触控点的物理原理可分为电阻式、电容式及波动式等触控面板。

然而，也由于这种检测触控点的作动方式，让使用者必需经常的以手指或触控笔在触控面板的玻璃基材表面上按压或滑移，才能使触控面板产生相对应的信号传送。因此，在使用者长时间的使用后，往往造成触控面板的玻璃基材表面受到手指或触控笔所产生的摩擦力或敲击力作用，而产生刮痕及磨损，并且导致玻璃基材表面结构形成形态不一的凹槽或孔洞；或者是造成玻璃基材表面受到油污及水气的附着，并容易让油污及水气嵌入于这些凹槽或孔洞内，而影响玻璃基材表面的平整性以及透光性，进而严重影响触控面板的操控性能。更有甚者，若使用者敲击或按压触控面板的力量过大，更容易造成玻璃基材破裂而导致触控面板报废的情形发生。

目前解决上述问题的方法，均是通过表面处理的方法来强化玻璃基材的机械性质。例如在中国台湾第200825202号公开专利中，主要是在玻璃基材表面被覆一层类钻碳(diamond-like carbon，DLC)层，以通过类钻碳本身所拥有的高可见光/红外线穿透性以及高机械强度等特性，用以增加玻璃基材的机械强度并维持玻璃基材的透光性。然而，由于其仅单纯的在玻璃基材上设置类钻碳层，因此在使用者长时间的使用下，此类钻碳同样会受到油污及水气的附着，并且填充于类钻碳层表面的裂痕或孔洞中，进而对触控面板灵敏度产生严重干扰，而影响其操控性及耐用性。

或者是，如中国台湾第2009444610号公开专利所揭露的薄膜结构，其是于玻璃基材表面依序设置有中间层、渐进层以及类钻碳层，并且在中间层、渐进层及类钻碳层中掺杂有相同或不同的掺杂物，以通过中间层及渐进层中掺杂物的浓度分布方式，让类钻碳层可更加稳固的附着在玻璃基材上。然而，在这种薄膜结构中，由于其设置中间层及渐进层的目的在于防止类钻碳层从玻璃基材上剥离，因此在中间层、渐进层以及类钻碳层中均含有相当数量的掺杂物，如此将使穿透玻璃基材的光线在进入中间层、渐进层及类钻碳层后，分别受到这些掺杂物的阻碍，而严重影响光线穿透类钻碳层之后的出光效率。并且，为了降低类钻碳层的掺杂物对出光效率所造成的影响，即类钻碳层的厚度愈大则出光效率愈低，造成类钻碳层在玻璃基材上所能设置的厚度受到限制，连带使其用以增进玻璃基材的机械强度的功用受到大幅度的限制。

此外，如美国第7,566,481号公告专利所揭露的具有镀膜的玻璃对象的制造方法中，其是于玻璃基材表面形成一类钻碳层，然后再使用氧化铟、碳化锆及氧化镁等物质在类钻碳层表面形成一抗蚀刻层，以通过类钻碳层提供玻璃基材足够的机械强度，以及抗蚀刻层提供良好的抗氟基蚀刻剂的侵蚀。虽然，这种玻璃基材的表面处理方式可让玻璃基材具有一定的硬度以及良好的透光性。但由于抗蚀刻层与类钻碳层之间的组成材质不同，因此容易在抗蚀刻层与类钻碳层之间产生内应力，使抗蚀刻层自类钻碳层上剥离。并且，由于这种以氧化铟、碳化锆及氧化镁等物质所组成的抗蚀刻层的机械强度不足，因此在长时间受到外力的作用下，更容易从类钻碳层上剥离而丧失其对于玻璃基材所提供的抗侵蚀功用。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种复合式基板结构，藉以改进现有玻璃基材的强化结构容易附着油污、水气等杂质，透光性及机械强度不足，以及所设置的抗蚀刻层容易自类钻碳层上剥离等问题。

本发明揭露一种复合式基板结构，包括有一透明基材、一第一类钻碳层以及一第二类钻碳层。第一类钻碳层设置于透明基材上，且第二类钻碳层含有一掺杂物，第二类钻碳层设置于第一类钻碳层上，并且第二类钻碳层的sp³键结比例小于第一类钻碳层的sp³键结比例。

本发明的功效在于，通过第一类钻碳层中未掺杂有其它的掺杂物，让复合式基板结构可通过增加第一类钻碳层的厚度来增进其整体硬度，并维持良好的透光性。同时通过含有掺杂物的第二类钻碳层提供复合式基板结构具有良好的疏水性及/或疏油性，使来自外界的油污及水气不易沾粘于复合式基板结构上，并且通过第二类钻碳层与第一类钻碳层的组成材料相近，除了可避免两者之间因产生内应力而相互剥离外，并可维持复合式基板结构表面的机械强度，而增进复合式基板结构的耐磨耗性及耐用性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的剖视示意图；

图2为本发明第一实施例的透光性分析示意图；

图3为本发明第二实施例的剖视示意图。

其中，附图标记

10透明基材

20第一类钻碳层

30第二类钻碳层

40渐进层

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明所揭露的复合式基板结构可应用于触控面板、液晶面板、光学镜片、建筑玻璃或汽车挡风玻璃的组成结构中，在以下本发明所揭露的实施例中，是以复合式基板结构应用于触控面板做为举例说明，但并不以此为限。

如图1所示，为本发明第一实施例所揭露的复合式基板结构，其包括一透明基材10、一第一类钻碳层20以及一第二类钻碳层30。透明基材10是由具有良好透光性材料所组成，此透光性材料可以是但不局限于玻璃材料或高分子材料。第一类钻碳层20设置于透明基材10上，第一类钻碳层20为一未掺杂有其它掺杂物的类钻碳(DLC)层，并且在其结构中具有至少50％以上的sp³碳-碳(C-C)键结结构，而具有相当程度的机械强度，因此可在透明基材10上做为高硬度的保护层，以避免透明基材10受外力作用而碎裂或断裂。

第二类钻碳层30设置于第一类钻碳层20相对透明基材10的另一侧，第二类钻碳层30是掺杂有一掺杂物(dopant)的类钻碳层，此掺杂物是选自由氟、氮、氧及其混合物所组成的族群其中之一，用以改善第二类钻碳层30的疏水性及/或疏油性。因此，在第二类钻碳层30中可包含有10至50原子百分比的氟，例如为20至50原子百分比的氟；或者是10至50原子百分比的氮，例如为10至30原子百分比的氮；或者是10至50原子百分比的氧，例如为10至30原子百分比的氧。此外，在第二类钻碳层中，也可同时包含有10至30原子百分比的氟以及10及30原子百分比的氮；或者是10至30原子百分比的氟以及10至30原子百分比的氧；或者是10至30原子百分比的氮以及10至30原子百分比的氧；又或者是10至30原子百分比的氟、10至30原子百分比的氮以及10至30原子百分比的氧等。

其中，第二类钻碳层30所含有的掺杂物成分是可视使用上的需求，而选择性地在第二类钻碳层30的成形过程中添加于第二类钻碳层30中。举例而言，若欲提升第二类钻碳层30的疏油性，可选择以氧或氮掺杂于第二类钻碳层30中；若欲提升第二类钻碳层30的疏水性，可选择以氟掺杂于第二类钻碳层30中，使第二类钻碳层30相对第一类钻碳层20的另一侧表面具有60度至130度的接触角，例如为大于80度或100度的接触角。并且，在本发明的其它实施例中，若以水滴的落下实验对第二类钻碳层30的接触角进行测试，当第二类钻碳层30为含氟类钻碳层时，可得到水滴于第二类钻碳层30上所形成的接触角为大约111度的测试结果，使来自外界环境的水分不易附着于第二类钻碳层30表面，而增加复合式基板结构表面的防水性能。同样地，也可在第二类钻碳层30中同时掺杂氟、氮及/或氧，使第二类钻碳层同时具有相当程度的疏水性及疏油性。

此外，在本发明第一实施例中，第一类钻碳层20的厚度与第二类钻碳层30的厚度总和介于0.01至0.5微米(μm)之间，并且第二类钻碳层30的厚度小于50纳米(nm)之间，即第二类钻碳层30相对于第一类钻碳层20及透明基材10而言，是为形成于第一类钻碳层20上的薄膜。若进一步的对复合式基板结构进行透光性及耐磨耗性测试，本实施例所揭露的复合式基板结构具有大于80％的透光性以及大于5GPa的纳米硬度。因此，在本发明中，虽然在第二类钻碳层30中含有一定比例的掺杂物，但由于其相对于第一类钻碳层20仅为被覆于第一类钻碳层20的薄膜，而不会影响复合式基板结构的透光性。并且，由于第一类钻碳层20在复合式基板结构中具有相当的厚度，使第一类钻碳层20可通过本身所具有的透光性及机械强度，对透明基材10提供保护作用外，并同时能提升复合式基板结构的透硬度、耐磨耗性以及透光性。

如图2所示，为本发明所揭露的第一实施例的透光性测试示意图。其中，相较于一般的铟锡氧化物(ITO)玻璃，本发明第一实施例所揭露的复合式基板结构在光线波长范围介于400纳米至800纳米之间时，其透光性始终维持于80％至90％之间，而具有较稳定的透光性。若进一步的将透光性以数据进行量化分析，一般铟锡氧化物玻璃在光线波长为550纳米时，仅具有86.66％的透光性，并且在光线波长范围介于400纳米至700纳米之间的透光性平均值仅能达到82.08％。反之，本发明第一实施例所揭露的复合式基板结构在光线波长为550纳米时，可具有89.16％的透光性，并且在光线波长范围介于400纳米至700纳米之间时，其透光性平均值可达到88.09％左右。此外，值得注意的是，当光线波长范围介于600纳米至800纳米之间时，本发明第一实施例所揭露的复合式基板结构的透光性几乎与一般玻璃基板无异。

据此，进一步地说明了本发明所揭露的复合式基板结构，虽然在第二类钻碳中存在有适量的掺杂物，用以让复合式基板结构具有良好的疏水性及/或疏油性，但是此掺杂物的存在并不会影响到复合式基板结构的透光性。因此，当本发明所揭露的复合式基板结构应用于触控面板，以做为触控操作的使用界面时，除了可提供触控面板具有良好的疏水性及/或疏油性之外，并同时与一般触控面板所使用的玻璃基板具有相近似的透光性，而不会影响触控面板在操作时对于影像撷取时的灵敏度及感测效率。

如图3所示，为本发明第二实施例所揭露的复合式基板结构。本发明所揭露的第二实施例与第一实施例在结构上大致相同，以下仅就两者间的差异加以说明。在本发明第二实施例所揭露的复合式基板结构中，是于透明基材10及第一类钻碳层20之间设置一渐进层40。此渐进层40为掺杂有另一掺杂物的类钻碳层，其可以是但并不局限于硅。此外，在渐进层40中掺杂物的含量介于10至30原子百分比之间，并且掺杂物的含量是以递减的方式分布于渐进层40中，即掺杂物的含量是从渐进层40相邻于透明基材10的一侧递减至渐进层40相邻于第一类钻碳层20的一侧，使渐进层40与透明基材10之间的接合界面具有相近的原子结构；以及使渐进层40与第一类钻碳层20之间的接合界面具有相近的原子结构。因此，通过渐进层40的设置，让第一钻碳层20可稳固的结合于透明基材10上，并且可避免第一类钻碳层20与透明基材10之间容易因组成材料不同所产生的内应力作用，而产生相互剥离的情形发生。

此外，在本发明第二实施例所揭露的复合式基板结构中，第一类钻碳层20、第二类钻碳层30以及渐进层40三者之间的厚度总和介于0.01至0.5微米之间，并且第一类钻碳层20的厚度以及渐进层40的厚度总和小于200纳米。因此，第二类钻碳层30及渐进层40是以薄膜形式设置于复合式基板结构中，而不会影响到复合式基板结构的透光性。并且，通过此一设置方式，除了可具有良好的透光性外，并可通过第一类钻碳层20本身所具有的机械强度，对透明基材10提供保护作用以及使复合式基板结构的整体硬度获得提升。

基于上述的复合式基板结构，当其应用于触控面板的组成结构时，将可在使用者以手指或触控笔接触于复合式基板结构的第二类钻碳层进行触控面板的操控时，提供手指或触控笔于触控面板表面具有相当良好的滑动性，进而增进触控面板的操控性。并且，通过第一类钻碳层及第二类钻碳层所具有的机械强度，让触控面板可承受使用者所施加的外力按压以及手指或触控笔于触控面板表面滑移时所产生的磨擦力，可避免触控面板在长时间的使用后发生破裂及磨损的情形发生，并且使触控面板的耐用性获得提升。同时，通过第二类钻碳层表面所具有的疏水性及/或疏油性，让触控面板在使用者长时间的操作下，仍能具有良好的防水及/或抗油污特性，如此，可避免触控面板表面因为油污或水气的附着而影响其操控灵敏度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种复合式基板结构，其特征在于，包括有：

一透明基材；

一第一类钻碳层，设置于该透明基材上；以及

一第二类钻碳层，设置于该第一类钻碳层上，该第二类钻碳层具有一掺杂物，并且该第二类钻碳层的sp³键结比例小于该第一类钻碳层的sp³键结比例。

2.根据权利要求1所述的复合式基板结构，其特征在于，该第二类钻碳层的sp³键结比例小于50％。

3.根据权利要求1所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物为选自由氟、氮、氧及其混合物所组成的族群其中之一。

4.根据权利要求3所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物为氟，并且该掺杂物的含量为10至50原子百分比。

5.根据权利要求4所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物的含量为20至50原子百分比。

6.根据权利要求3所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物为氮，并且该掺杂物的含量为10至50原子百分比。

7.根据权利要求3所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物为氧，并且该掺杂物的含量为10至50原子百分比。

8.根据权利要求3所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物包含10至30原子百分比的氟以及10至30原子百分比的氮。

9.根据权利要求3所述的复合式基板结构，其特征在于，该掺杂物包含10至30原子百分比的氟、10至30原子百分比的氮以及10至30原子百分比的氧。

10.根据权利要求1所述的复合式基板结构，其特征在于，该第一类钻碳层及该第二类钻碳层的厚度总和介于10纳米至500纳米之间。

11.根据权利要求10所述的复合式基板结构，其特征在于，该第二类钻碳层的厚度介于1纳米至200纳米之间。

12.根据权利要求1所述的复合式基板结构，其特征在于，该第二类钻碳层相对该第一类钻碳层的另一侧具有一接触角，该接触角介于60度至130度之间。

13.根据权利要求12所述的复合式基板结构，其特征在于，该接触角大于80度。

14.根据权利要求13所述的复合式基板结构，其特征在于，该接触角大于100度。

15.根据权利要求1所述的复合式基板结构，其特征在于，还包括一渐进层，设置于该透明基材及该第一类钻碳层之间，并且该渐进层含有另一掺杂物。

16.根据权利要求15所述的复合式基板结构，其特征在于，该另一掺杂物的含量是自该渐进层相邻于该第一类钻碳层的一侧渐增至相邻于该透明基材的一侧。

17.根据权利要求15所述的复合式基板结构，其特征在于，该另一掺杂物的含量为10至30原子百分比。

18.根据权利要求15所述的复合式基板结构，其特征在于，该另一掺杂物为硅。

19.根据权利要求15所述的复合式基板结构，其特征在于，该第一类钻碳层、该第二类钻碳层及该渐进层的厚度总和介于10纳米至500纳米之间，并且该第一类钻碳层及该渐进层的厚度总和介于1纳米至200纳米之间。

20.根据权利要求1所述的复合式基板结构，其特征在于，该透明基材的组成材料为玻璃材料或高分子材料。