CN112197711A - 消影ito玻璃的消影层膜厚计算方法 - Google Patents

消影ito玻璃的消影层膜厚计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，取代现有技术采用的手动计算ITO区和非ITO区反射差的方法；通过自己编制的膜系设计程序，将ITO区与非ITO区的L*、a*、b*平均值作为新的目标计算色差值，采用逐次逼近法逐渐调整消影区膜厚赋值，从而得到指定ITO层膜厚下对应的消影层中各膜层的准确膜厚；同时可以实现对膜厚的色度进行控制；该方法可以根据设置的不同目标值自动迭代计算，计算效率高，与手动计算相比大大减少了计算时间。

Description

消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法
技术领域
本发明属于导电玻璃技术领域，更具体地，涉及一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法。
背景技术
电容式触摸屏使用单面ITO镀膜玻璃，经过刻蚀将ITO导电膜做成透明电极。但是由于ITO导电膜的折射率与玻璃基板的折射率不同，ITO导电膜折射率一般为1.8～2.0，而玻璃基板的折射率约为1.5，这样就会导致可视区内电极与缝隙的透反射有较大区别，使电极与缝隙清晰可见，影响显示效果和外观；而且触摸屏尺寸越大，ITO导电膜层厚度和电极宽度就越大，电极与缝隙的视觉差距就越明显；另外，在光线比较明亮的环境中，特别是背后有窗户、灯光的环境中，屏幕会由于ITO电极的反射光太强而无法看清。
为了使屏幕显示效果更好，通常的解决方案是设置多层结构的光学调整层以减小反射率差值以及透射率差值来消除电极图案的影像，制备所谓的ITO消影膜。消影ITO玻璃是通过在ITO膜和玻璃之间镀上一层IM膜，使ITO玻璃在刻蚀制作电容屏线路之后，可见光波长500nm-650nm区间，ITO层蚀刻前后反射率ΔR<0.5％，减少ITO区域和非ITO区域的视觉反差，使得电容屏ITO刻蚀线条变淡，在常光下看不见图案线条，起到消除图案的效果。
根据ITO阻值不同，IM层厚度也需要做不同的调整。各层膜厚准确控制，是消影效果的保证。本发明通过自己编制的膜系设计程序，可以计算出不同ITO膜厚对应IM层准确厚度，在满足消影效果的同时，还能控制可视区的色度。物体在人眼里的颜色的量化参数表示为L*、a*、b*。对于反射颜色，L*是亮度值；a*：正值为红色、负值为绿色；b*：正值为黄色、负值为蓝色。a*、b*绝对值越大，颜色越深。
目前的的技术方案计算IM层厚度的方法是，利用Tfcalc分别计算ITO区和非ITO区的L、x、y值，以其平均值作为新目标，计算消影层新的膜厚。重复以上过程多次后，使ITO区和非ITO区的反射差达到最小，得到ITO对应消影层的膜厚。但此类方案计算过程效率太低，缺点明显，主要表现为以下两点：
1，对每次改变IM层厚度，都需要手动计算ITO区和非ITO区的L、x、y值的平均值，计算过程极为繁琐。
2，无法设置目标值自动计算，对ITO区和非ITO区反射差需要手动改变IM层厚度来达到，计算效率极低。
发明内容
本发明的目的是提供一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，取代现有技术采用的手动计算ITO区和非ITO区反射差的方法；通过自己编制的膜系设计程序，将ITO区与非ITO区的L*、a*、b*平均值作为新的目标，计算消影层的新的膜厚。使用逐次逼近法，得到不同膜厚的ITO对应的消影层的准确膜厚。同时可以实现对膜厚的色度进行控制；该方法可以根据设置的不同目标值自动迭代计算，计算效率高，与手动计算相比大大减少了计算时间。
为了实现上述的技术特征，本发明采用的技术方案是：一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，它包括如下步骤：
步骤S1：消影ITO玻璃包括玻璃基板、消影层和ITO层由上至下组成的多层结构；利用台阶仪测量满足设计电阻要求的ITO层的物理膜厚；
步骤S2：对消影ITO玻璃各膜层由上至下进行编号，编号依次为1,2，3……n；其中玻璃基板编号为1，消影层包括编号为2～f的多膜层结构；ITO层包括编号为f～n的多膜层结构；对各膜层的膜厚di及折射率ηi进行赋值，i＝1,2，3……n；
步骤S3：根据可视区各膜层的膜厚di及折射率ηi进行消影计算，消影计算方法如下：
(1)计算色度值L*、a*、b*：
a.对消影层和ITO层中的各膜层建立导纳矩阵
Figure BDA0002661520130000021
j＝2，3，……f，f+1，……n；其中δj＝2*π*ηj*dj/λ，λ为波长；
b.对玻璃基板建立基板矩阵
Figure BDA0002661520130000022
c.计算消影矩阵
Figure BDA0002661520130000023
d.定义等效折射率U＝C/B，空气折射率η0＝1，消影ITO玻璃反射率R为(U-η0)^2/(U+η0)^2；
e.根据波长λ和反射率R计算反射光谱，通过国际照明协会CIE的公式，通过反射光谱得出色度值L*、a*、b*；
(2)根据色度值计算ITO厚度对应的消影层膜厚，计算方法如下：
①根据步骤S2中的初始赋值计算ITO区的色度值L0*、a0*、b0*和非ITO区的色度值L1*、a1*、b1；然后计算ITO区的色度值和非ITO区的色度值的平均值Ln*、an*、bn*；ITO区包括玻璃基板/消影层/ITO层/空气，非ITO区包括玻璃基板/消影层//空气；设置色差值△E＝sqrt((L0*-Ln*)^2+(a0*-an*)^2+(b0*-bn*)^2)；
②对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；
③根据新膜厚数据，重新计算L0*、a0*、b0*，Ln*、an*、bn*以及△E；
④当△E变小，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；当△E变大，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1-△E/1200)；
⑤定量增大消影层中第一膜层的膜厚，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*1.005；
⑥重复③④⑤一定次数后，得到暂时准确的膜厚值d2；重复次数根据需要设置一个固定值；
⑦代入步骤⑥中膜厚值d2，以同样的方法，依次计算消影层中第3膜层～第f膜层的膜厚d3～df，当△E小于设定值时，或计算次数达到设定值时，停止计算，得到消影层各膜层膜厚。
所述步骤S2中ITO膜厚为实测物理膜厚，消影层各膜层的膜厚根据经验自行赋初始值；各膜层的折射率通过查阅图表得出。
本发明的有益效果是：
1，本发明通过对消影层膜厚赋值后计算ITO区与非ITO区的L*、a*、b*平均值，以其作为新的目标，微调膜厚赋值数值后，使用逐次逼近法，逼近得到色差值最小，即最适于当前的ITO膜厚对应的消影层的准确膜厚；计算方法逻辑清晰简单，通过将计算方法编制成膜系设计程序，可以简单快速的通过大量计算逼近得出不同膜厚的ITO对应的消影层的准确膜厚；解决了现有技术手动计算造成的计算效率低，计算速度慢等问题。
2，本方法在计算过程中引入了与膜厚和色度值相关的△E作为消影区与ITO区色差值的评价因子，可以直观通过△E的数值及变化情况体现色差值；同时可以在保证消影效果的同时，根据不同需求调整△E的预设目标值，从而实现对膜厚的色度进行控制，适用各种色度要求产品的消影层膜厚设计。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中色度值的计算流程示意图。
图3为本发明中消影层膜厚的计算流程示意图。
图4为本发明中消影ITO玻璃的结构剖面示意图。
图5为本发明中各膜层赋值的表格示意图。
图6为本发明实施例中消影ITO玻璃的分层示意图。
图7为本发明实施例中的赋值结果示意图。
图8为本发明实施例中首次计算结果的页面示意图。
图9为本发明实施例中最终结果的计算页面示意图。
具体实施方式
如图1～图5中，一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，它包括如下步骤：
步骤S1：消影ITO玻璃包括玻璃基板、消影层和ITO层由上至下组成的多层结构；利用台阶仪测量满足设计电阻要求的ITO层的物理膜厚；
步骤S2：对消影ITO玻璃各膜层由上至下进行编号，编号依次为1,2，3……n；其中玻璃基板编号为1，消影层包括编号为2～f的多膜层结构；ITO层包括编号为f～n的多膜层结构；对各膜层的膜厚di及折射率ηi进行赋值，i＝1,2，3……n；
步骤S3：根据可视区各膜层的膜厚di及折射率η0进行消影计算，消影计算方法如下：
(1)计算色度值L*、a*、b*：
a.对消影层和ITO层中的各膜层建立导纳矩阵
Figure BDA0002661520130000041
j＝2，3，……f，f+1，……n；其中δj＝2*π*ηj*dj/λ，λ为波长；
b.对玻璃基板建立基板矩阵
Figure BDA0002661520130000042
c.计算消影矩阵
Figure BDA0002661520130000043
d.定义等效折射率U＝C/B，空气折射率η0＝1，消影ITO玻璃反射率R为(U-η0)^2/(U+η0)^2；
e.根据波长λ和反射率R计算反射光谱，通过国际照明协会CIE的公式，通过反射光谱得出色度值L*、a*、b*；
(2)根据色度值计算ITO厚度对应的消影层膜厚，计算方法如下：
①根据步骤S2中的初始赋值计算ITO区的色度值L0*、a0*、b0*和非ITO区的色度值L1*、a1*、b1；然后计算ITO区的色度值和非ITO区的色度值的平均值Ln*、an*、bn*；ITO区包括玻璃基板/消影层/ITO层/空气，非ITO区包括玻璃基板/消影层/空气；设置色差值△E＝sqrt((L0*-Ln*)^2+(a0*-an*)^2+(b0*-bn*)^2)；
②对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；
③根据新膜厚数据，重新计算L0*、a0*、b0*，Ln*、an*、bn*以及△E；
④当△E变小，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；当△E变大，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1-△E/1200)；
⑤定量增大消影层中第一膜层的膜厚，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*1.005；
⑥重复③④⑤一定次数后，得到暂时准确的膜厚值d2；重复次数根据需要设置一个固定值；
⑦代入步骤⑥中膜厚值d2，以同样的方法，依次计算消影层中第3膜层～第f膜层的膜厚d3～df，当△E小于设定值时，或计算次数达到设定值时，停止计算，得到消影层各膜层膜厚。
所述步骤S2中ITO膜厚为实测物理膜厚，消影层的膜厚根据经验自行赋初始值；各膜层的折射率通过查阅图表得出。
实施例1：
如图6～图9中，一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，它包括如下步骤：
步骤S1：消影ITO玻璃包括玻璃基板、消影层和ITO层由上至下组成的多层结构；消影层依次包括Nb205和SiO2；利用台阶仪测量满足设计电阻要求的ITO层的物理膜厚；
步骤S2：对消影ITO玻璃各膜层由上至下进行编号，编号依次为1,2，3，4；其中玻璃基板编号为1，消影层编号依次为2，3；ITO层编号为4；根据测量结果，玻璃基板和ITO层膜厚分别为d1＝1100000nm，d4＝30nm，根据经验对消影层赋初始值，令d2＝7nm，d3＝50nm，折射率分别为η1＝1.524，η2＝1.460，η3＝2.303，η4＝1.875；
步骤S3：根据可视区各膜层的膜厚di及折射率ηi进行消影计算，消影计算方法如下：
(1)计算色度值L*、a*、b*：
a.对消影层和ITO层中的各膜层建立导纳矩阵
Figure BDA0002661520130000051
其中δj＝2*π*ηj*dj/λ，λ为波长，j＝2，3，4；；
b.对玻璃基板建立基板矩阵
Figure BDA0002661520130000052
c.计算消影矩阵
Figure BDA0002661520130000053
d.定义等效折射率U＝C/B，空气折射率η0＝1，消影ITO玻璃反射率R为(U-η0)^2/(U+η0)^2；
e.根据波长λ和反射率R计算反射光谱，通过国际照明协会CIE的公式，通过反射光谱得出色度值L*、a*、b*；
(2)根据色度值计算ITO厚度对应的消影层膜厚，计算方法如下：
①根据步骤S2中的初始赋值计算ITO区的色度值L0*、a0*、b0*分别为38.35、0.28和-2.74；非ITO区的色度值L1*、a1*、b1分别为38.69、-0.61和-1.68；然后计算ITO区的色度值和非ITO区的色度值的平均值Ln*、an*、bn*分别为38.52、-0.16和-2.21；ITO区包括玻璃基板/消影层/ITO层/空气，非ITO区包括玻璃基板/消影层/空气；设置色差值△E＝sqrt((L0*-Ln*)^2+(a0*-an*)^2+(b0*-bn*)^2)；
②对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；
③根据新膜厚数据，重新计算L0*、a0*、b0*，Ln*、an*、bn*以及△E；
④当△E变小，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；当△E变大，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1-△E/1200)；
⑤定量增大消影层中第一膜层的膜厚，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*1.005；
⑥重复③④⑤20次后，得到暂时准确的膜厚值d2＝6.96nm；
⑦代入步骤⑥中膜厚值d2，以同样的方法，计算消影层中第3膜层的膜厚d3，当运行13次后，d3＝47.26nm；此时L0*、a0*、b0*分别为38.87、-0.10和-2.21；非ITO区的色度值L1*、a1*、b1分别为38.87、-0.59和-2.17；ITO区的色度值和非ITO区的色度值的平均值Ln*、an*、bn*分别为38.87、-0.35和-2.19；计算得出△E＝0.49，小于设定值0.50，从而停止计算，此时得到消影层各膜层的膜厚d2＝6.96nm，d3＝47.26nm。
所述步骤S2中ITO膜厚为实测物理膜厚，消影层各膜层的膜厚根据经验自行赋初始值；各膜层的折射率通过查阅图表得出。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，其特征在于：它包括如下步骤：
步骤S1：消影IT0玻璃包括玻璃基板、消影层和ITO层由上至下组成的多层结构；利用台阶仪测量满足设计电阻要求的ITO层的物理膜厚；
步骤S2：对消影ITO玻璃各膜层由上至下进行编号，编号依次为1，2，3……n；其中玻璃基板编号为1，消影层包括编号为2～f的多膜层结构；ITO层包括编号为f+1～n的多膜层结构；对各膜层的膜厚di及折射率ηi进行赋值，i＝1，2，3……n；
步骤S3：根据可视区各膜层的膜厚di及折射率ηi进行消影计算，消影计算方法如下：
(1)计算色度值L*、a*、b*：
a.对消影层和ITO层中的各膜层建立导纳矩阵
Figure FDA0002661520120000011
f+1，……n；其中δj＝2*π*ηj*dj/λ，λ为波长；
b.对玻璃基板建立基板矩阵
Figure FDA0002661520120000012
c.计算消影矩阵
Figure FDA0002661520120000013
d.定义等效折射率U＝C/B，空气折射率η0＝1，消影ITO玻璃反射率R为(U-η0)^2/(U+η0)^2；
e.根据波长λ和反射率R计算反射光谱，通过国际照明协会CIE的公式，通过反射光谱得出色度值L*、a*、b*；
(2)根据色度值计算ITO厚度对应的消影层膜厚，计算方法如下：
①根据步骤S2中的初始赋值计算ITO区的色度值LO*、a0*、b0*和非ITO区的色度值L1*、a1*、b1；然后计算ITO区的色度值和非ITO区的色度值的平均值Ln*、an*、bn*；ITO区包括玻璃基板/消影层/ITO层/空气，非ITO区包括玻璃基板/消影层//空气；定义色差值△E＝sqrt((LO*-Ln*)^2+(a0*-an*)^2+(bO*-bn*)^2)；
②对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；
③根据新膜厚数据，重新计算LO*、a0*、b0*和Ln*、an*、bn*以及△E；
④当△E变小，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1+△E/2400)；当△E变大，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*(1-△E/1200)；
⑤定量增大消影层中第一膜层的膜厚，对消影层中第一膜层的膜厚d2重新赋值，d2＝d2*1.005；
⑥重复③④⑤一定次数后，得到暂时准确的膜厚值d2；重复次数根据需要设置一个固定值；
⑦代入步骤⑥中膜厚值d2，以同样的方法，依次计算消影层中第3膜层～第f膜层的膜厚d3～df，当△E小于设定值时，或计算次数达到设定值时，停止计算，得到消影层中各膜层的膜厚。
2.根据权利要求1所述消影ITO玻璃的消影层膜厚计算方法，其特征在于：所述步骤S2中ITO膜厚为实测物理膜厚，消影层各膜层的膜厚根据经验赋初始值；各膜层的折射率通过查阅图表得出。
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