CN208110556U - 电容触摸屏用的消影结构和电容触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电容触摸屏用的消影结构和电容触摸屏，该消影结构包括玻璃基板，所述消影结构还包括依次层叠设置的第一二氧化硅膜层、氧化铟锡膜层、二氧化硅/氮化硅混合膜层、氮化硅膜层和五氧化二铌膜层；所述第一二氧化硅膜层与所述玻璃基板相邻设置，所述氧化铟锡膜层为氧化铟锡图案化电极层。该消影结构在保证氧化铟锡膜层的方阻不漂移的情况下，去调试消影效果，这样可以使消影效果更好，而且对刻蚀痕也有一定的消影效果。另外，氮化硅膜层坚硬、介电常数高，可以保护产品免受划伤、防止产品功能受影响。

Description

电容触摸屏用的消影结构和电容触摸屏

技术领域

本实用新型属于触摸屏技术领域，更具体地说，是涉及一种电容触摸屏用的消影结构和电容触摸屏。

背景技术

电容触摸屏用氧化铟锡(ITO)玻璃是一种透电导电玻璃，这是由普通白玻加上一层透明导电膜而构成。ITO玻璃是在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，利用磁控溅射的方法镀上一层ITO膜加工制作成的。液晶显示器专用ITO导电玻璃，还会在镀ITO层之前，镀上一层二氧化硅阻挡层，以阻止基片玻璃上的钠离子向盒内液晶里扩散。ITO玻璃的性能指标为透过率和电阻，透过率为显示产品最重要的性能参数。

透明导电薄膜ITO传感器(ITO Sensor)为电容式触摸屏的主要部件，目前广泛应用于各类的电容式触摸屏中，该层薄膜传感器位于显示区域。通过刻蚀玻璃基板上的ITO形成ITO电极阵列，再镀金属膜，接着刻蚀金属膜在行电极与列电极交叉处形成金属桥，这便是ITO传感器的一般制作方法。ITO膜的折射率与触摸屏基板的折射率不同，ITO膜折射率一般为1.9-2.0，玻璃基板的折射率约为1.5(人视觉最敏感波段550nm附近)，导致显示区内电极(ITO膜)与电极缝隙的反射与透射光谱有较大区别，使电极与缝隙清晰可见，并且颜色不呈中性。另外触摸屏尺寸越大，要求ITO膜层的面电阻越小，则需要增大ITO膜层厚度，ITO膜层厚度的增加会使ITO膜层的可见光透过率下降，这样就导致电极与缝隙的色差越明显，严重影响视觉效果，降低显示器品质。消影增透透明导电薄膜是解决色差问题、提高可见光透过率的主要手段之一。消影膜层材料的选择需综合考虑可见光范围内材料的透过率、消光系数、折射率、稳定性等因素，一般选择五氧化二铌(Nb₂O₅)和二氧化硅(SiO₂)两种材料进行组合使用来实现消影的目的。SiO₂是LCD行业里常用光学膜材料，具有优良的光学特性，应用非常广泛。Nb₂O₅有着较高的折射率，是性能优良的常用高折射率材料之一。在玻璃衬底上先分别镀上厚度为d1、d2的Nb₂O₅和SiO₂膜层，然后再镀一定厚度的ITO膜层。这样可以通过Nb₂O₅和SiO₂膜层的调节作用，使光刻之后的传感器表面ITO区域和非IT0区域反射率非常接近，以减弱视觉反差，达到消影目的。但是随着工艺技术的进步，以及整个行业用工成本的增高，如果继续使用五氧化二铌作为电容触摸屏行业的消影材料，已经不利于相关产业的发展，并且铌作为一种稀有金属，地球上的储量有限，开采的成本相对较高，不利于整个行业的持续发展。

目前市场上的电容触摸屏是在玻璃基板与ITO电极层之间镀一层高折射和一层低折射率的透明光学薄膜组成的消影膜，高折射率材料主要包括五氧化二铌(Nb₂O₅)或者二氧化钛(Ti0₂)薄膜等，低折射率材料一般为二氧化硅(SiO₂)、氟化镁(MgF)薄膜等，常用的消影膜结构是Nb₂O₅+SiO₂双层结构，理论上Nb₂O₅、SiO₂、ITO膜层的厚度分别为(埃，表示厚度的单位)、时，在可见光范围可使触控玻璃ITO区域与无ITO区域反射率差值小于1.0％，满足消影要求。如果采用四层结构可使反射率差值小于0.5％。但是该种消影结构存在的弊端是在镀ITO膜层之前，先镀好了Nb₂O₅+SiO₂的消影层；因ITO膜层的方阻主要由膜层厚度和成膜条件决定，而ITO膜层的方阻是在触摸屏设计之初就定下来的，不能够随意改动，所以先镀好了Nb₂O₅+SiO₂的消影层后，因为受镀膜条件的影响，造成Nb₂O₅膜层和SiO₂膜层的实际厚度都会和理论必然有所偏差，这样就造成按着理论的ITO膜层方阻去调节工艺参数显然是行不通的，这必然不能满足消影效果的要求，如果我们按着效果去调节ITO膜层的方阻，该消影结构就会造成ITO方阻不在我们理论的范围之内，这个从工艺上来讲比较难以调试。

氮化硅(Si₃N₄)薄膜的折射率高，化学计量的氮化硅薄膜折射率在2.00左右。氮化硅薄膜具有高电阻率和高击穿场强，化学稳定性和热稳定性相当好，具有优良的抗高温氧化性，并且氮化硅薄膜具有对可动离子(如Na⁺)阻挡能力强、结构致密、呈疏水性、介电常数大等优良特性。氮化硅薄膜有很高的硬度，超高硬度使得氮化硅薄膜具有良好的耐磨性和抗划伤能力，氮化硅薄膜的抗弯强度和弹性模量也是很高的，所以被广泛的应用于微电子领域、光电子工业、太阳能电池、以及航天航空等领域。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电容触摸屏用的消影结构和电容触摸屏，旨在解决现有技术中的电容触摸屏不能同时兼顾消影效果和防止氧化铟锡膜层的方阻漂移的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一方面，提供一种电容触摸屏用的消影结构，包括玻璃基板，所述消影结构还包括依次层叠设置的第一二氧化硅膜层、氧化铟锡膜层、二氧化硅/氮化硅混合膜层、氮化硅膜层和五氧化二铌膜层；所述第一二氧化硅膜层与所述玻璃基板相邻设置，所述氧化铟锡膜层为氧化铟锡图案化电极层。

进一步地，所氧化铟锡膜层和所述二氧化硅/氮化硅混合膜层之间设置有第二二氧化硅膜层。

进一步地，所述玻璃基板为白玻璃板。

进一步地，所述第一二氧化硅膜层的厚度为

进一步地，所述氧化铟锡膜层的厚度为

进一步地，所述二氧化硅/氮化硅混合膜层的厚度为

进一步地，所述氮化硅膜层的厚度为

进一步地，所述五氧化二铌膜层的厚度为

另一方面，提供一种电容触摸屏，所述电容触摸屏设置有本实用新型上述的消影结构。

本实用新型提供的消影结构的有益效果在于，与现有技术相比，该消影结构中从第一二氧化硅膜层逐步过渡到氮化硅膜层，随着硅原子含量增加，膜层的折射率也在增大，膜层的折射率从低到高逐渐变化；同时，具有消影功能的膜层设置在氧化铟锡膜层之上，这样使氧化铟锡膜层的方阻不会漂移，可在保证氧化铟锡膜层的方阻不漂移的情况下，去调试消影效果，这样可以使消影效果更好，而且对刻蚀痕也有一定的消影效果。另外，氮化硅膜层坚硬、介电常数高，可以保护产品免受划伤、防止产品功能受影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的消影结构的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的消影结构的光路图；

其中，图中各附图标记：

1-玻璃基板；2-第一二氧化硅膜层；3-氧化铟锡膜层；4-第二二氧化硅膜层；

5-氮化硅/二氧化硅混合膜层；6-氮化硅膜层；7-五氧化二铌膜层。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的电容触摸屏用的消影结构进行说明。所述消影结构包括玻璃基板1，所述消影结构还包括依次层叠设置的第一二氧化硅膜层2、氧化铟锡膜层3、二氧化硅/氮化硅混合膜层5、氮化硅膜层6和五氧化二铌膜层7；所述第一二氧化硅膜层2与所述玻璃基板1相邻设置，所述氧化铟锡膜层3为氧化铟锡图案化电极层。

本实用新型实施例提供的消影结构，由于该消影结构中从第一二氧化硅膜层逐步过渡到氮化硅膜层，那么随着硅原子含量增加，膜层的折射率也在增大，膜层的折射率从低到高逐渐变化；同时，具有消影功能的膜层设置在氧化铟锡膜层之上，这样使氧化铟锡膜层的方阻不会漂移，可在保证氧化铟锡膜层的方阻不漂移的情况下，去调试消影效果，这样可以使消影效果更好，而且对刻蚀痕也有一定的消影效果。因此，该结构既具有更好的消影效果，又可防止氧化铟锡膜层的方阻漂移。另外，氮化硅膜层坚硬、介电常数高，可以保护产品免受划伤、防止产品功能受影响。

具体地，先在玻璃基板(即glass)衬底上镀第一二氧化硅膜层(即第一SiO₂膜层)，该层膜可以防止玻璃基板中的钠离子、钾离子、钙离子等扩散到后续镀制的氧化铟锡膜层(即ITO膜层)中使膜层特性发生变化，然后再镀厚度一定的ITO膜层。ITO膜层在经过刻蚀后形成ITO图案(有ITO区域和无ITO区域)，在已经形成ITO图案的基板上镀制二氧化硅/氮化硅混合膜层(即SiO₂/Si₃N₄膜层，由SiO₂和Si₃N₄混合组成)、氮化硅膜层(即Si₃N₄膜层)，因为各膜层是一次镀制完成，且该膜层的化学键相互永久结合，所以可以看成一个光学膜系，这样做可以使膜层折射率均匀渐变，针对可见光频谱的波段都有反射的作用，这样针对整个可见光波段都有减少反射的作用。

进一步地，作为本实用新型提供的消影结构的一种具体实施方式，所氧化铟锡膜层3和所述二氧化硅/氮化硅混合膜层5之间设置有第二二氧化硅膜层4。在已经完成ITO图案制作基板上先通过第二二氧化硅膜层4，这样保证第二二氧化硅膜层在ITO狭缝(无ITO区域)处于玻璃(主要成分SiO2)直接接触，两种相同的化合物形成的化学键Si-O相同，通过磁控溅射镀上的SiO₂与玻璃基板的SiO₂成分可以形成Si-O键，这样他们结合的就更加紧密，使膜层更加牢固。

图2是消影结构的光路图。第一二氧化硅膜层2对应厚度为d1，折射率n1；第二二氧化硅膜层4对应厚度为d2，折射率n1；氮化硅/二氧化硅混合膜层5对应厚度为d3，折射率n3；氮化硅膜层6对应厚度为d4，折射率n4；五氧化二铌膜层对应厚度为d5，折射率n5(n5到n1依次减小)。刻蚀后形成的有ITO区域(该区域反射率为R1)和无ITO区域(该区域反射率为R2)所对环境光形成的光路不一样，但是我们最终的目的是使反射光∣R1-R2∣＜0.5％，在有ITO区域，环境的入射光再由五氧化二铌膜层进入氮化硅/二氧化硅混合膜层，该膜层的等效折射率低于五氧化二铌膜层的折射率n5，一部分反射回五氧化二铌膜层，一部分折射进入氮化硅/二氧化硅混合膜层，因为氮化硅/二氧化硅混合膜层的折射率是从上自下均匀变小的(n4＞n1)，这样在该膜层中就会同样存在反射光和折射光，折射光再由氧化铟锡膜层进入第二二氧化硅膜层时，也必然会有反射光，那么在有ITO的区域反射率R1射必然是由各层的反射光叠加而成，我们通过合理设置d5、d4、d3、d2的厚度，使各层反射光相差kπ的相位差，这样就会使各反射光线的“波峰”和“波谷”叠加，已减弱反射率，在无ITO区域也同样如此，这样就可以使∣R1-R2∣＜0.5％，视觉反差小，肉眼不容易发现ITO条纹。

进一步地，作为本实用新型提供的消影结构的一种具体实施方式，所述玻璃基板为白玻璃板。

进一步地，作为本实用新型提供的消影结构的一种具体实施方式，所述第一二氧化硅膜层的厚度为所述氧化铟锡膜层的厚度为所述二氧化硅/氮化硅混合膜层的厚度为所述氮化硅膜层的厚度为所述五氧化二铌膜层的厚度为利用薄膜干涉作用，通过在该厚度范围内控制各层膜的厚度，可以更好地达到消除底影的目的。

另一方面，本实用新型实施例还提供提供一种电容触摸屏，所述电容触摸屏设置有本实用新型上述实施例的消影结构。该电容触摸屏不仅仅对ITO图案有消影的作用，对ITO蚀刻时产生的蚀刻纹也有很好的消影作用，保证消影后的产品很好的品质。

本实施例的消影结构制作步骤如下：

1、利用真空磁控连续镀膜机，在普通白玻璃上沉积一层SiO₂作为底层(厚度为)，即Glass+SiO₂结构。SiO₂可以阻止玻璃中钠离子的扩散，并且可以增加下一道膜层与玻璃之间的附着力。

2、在SiO₂膜层的基础上，通过磁控溅射沉积一层ITO膜(厚度为 )，即Glass+SiO2+ITO结构，ITO导电膜层是电容触摸屏形成的基础。

3、在做好黄光的ITO上镀Si₃N₄/SiO₂膜层(厚度为)，即结构glass+SiO₂+ITO+Si₃N₄/SiO₂，同时完成Si₃N₄膜层和Nb₂O₅膜层的镀制，形成ITO图案的消影层，这样ITO图案看起来就不明显，视觉效果更好。

在Si₃N₄/SiO₂膜层内形成Si-O键、Si-N键、O-Si-N键，该层膜的内各化学键之间可以相互结合形成共价键，Si-O键也可以与SiO2膜层中的Si-O键结合形成共价键永久结合，再镀完Si₃N₄/SiO₂膜层后再镀制Si₃N₄膜层，在该层膜层内Si-N键可以与Si-O键、Si-N键、O-Si-N键相结合，形成共价键永久结合，SiO₂和Si₃N₄是以共价键为主的化合物，键强大，键的方向性强，结构中缺陷的形成和迁移需要的能量大，即使在高温下，其缺陷扩散系数也很低，这种情况下形成的膜层致密性很好。从总体上来看该层膜是从第二SiO₂膜层逐步过渡到Si₃N₄膜层，随着硅原子含量增加，整个膜层的折射率也在增大，膜层的折射率从低到高逐渐变化，我们可以通过控制镀膜的工艺，来调节膜层的折射率的变化曲线。整个镀膜过程在高温条件下进行，这样可以使溅射的原子拥有更大的动能，有利于离子填补薄膜表面的缺陷，膜层表面的平整度更好，另外高温可以提高膜层的致密性，增强了Si₃N₄膜层的透光性。在镀完Si₃N₄膜层上面再镀一层高折射率的Nb₂O₅膜层，确保两层薄膜质检形成折射率差。

详细工艺步骤为：在进行镀膜之前对已经做好黄光蚀刻的玻璃基片进行平板清洗、吹干后，上架装片镀glass+SiO₂+ITO+Si₃N₄/SiO₂+Si₃N₄+Nb₂O₅。采用立式全自动连续磁控溅射镀膜机进行镀膜，镀膜温度设置范围：220℃-280℃，镀膜室传动节拍：120秒；使用3个Si靶进行镀SiO₂膜层，使用2个ITO靶进行镀ITO膜层，其中Si溅射功率8000W-15000W，ITO溅射功率：8500W-9000W,O₂流量为100～130Sccm、Ar流量200-220Sccm、真空度3.0×10^-1Pa-4.5×10^-1Pa之间；镀好SiO₂+ITO后，经过曝光、显影、蚀刻后，这时ITO图形已经做出，再镀Si₃N₄/SiO₂膜层，镀膜温度设置范围：300℃-420℃，镀膜室传动节拍：130秒；在第一腔室使用2个Si靶进行镀SiO₂膜层，其中Si溅射功率8000W-15000W，O₂流量为100-130Sccm、Ar流量200-220Sccm、真空度3.0×10^-1Pa-4.5×10^-1Pa之间，在第二腔室使用3个Si靶进行镀SiO₂膜层，其中Si溅射功率8000W-15000W，O₂流量为100-130Sccm、N₂流量为100-130Sccm、Ar流量200-220Sccm、真空度3.0×10^-1Pa-4.5×10^-1Pa之间，在第三腔室使用2个Si靶进行镀SiO₂膜层，其中Si溅射功率8000W-15000W，N₂流量为100-130Sccm、Ar流量200-220Sccm、真空度3.0×10^-1Pa-4.5×10^-1Pa之间，使用1个Nb₂O₅靶进行镀Nb₂O₅膜，其中Nb₂O₅溅射功率8500W-9000W，O₂流量为100-130Sccm、Ar流量200-220Sccm、真空度3.0×10^-1Pa-4.5×10^-1Pa之间，这样一次完成Si₃N₄/SiO₂膜层和Nb₂O₅膜层的镀膜。Si₃N₄/SiO₂膜层厚为ITO膜层厚为ITO膜面电阻为40Ω/□-100Ω/□，glass+SiO₂+ITO+Si₃N₄/SiO₂+Nb₂O₅整个结构的透过率(550nm波长)≥89％，反射率有明显减小。在经过丝印刻蚀膏、保护胶、性能测试后等工序后，产品最终检验合格。

上述镀膜方法，本实用新型依据真空磁控溅射多层光学薄膜的方法，在ITO图案上高温镀制各种膜层，通过光学薄膜膜系的特征矩阵设计合理的膜层结构，从而达到消影的目的，由于双面多层膜的干涉作用，合理设计膜层的厚度，使新产品的反射率减小，消除触摸屏ITO图案底影；即镀ITO膜时，增加一个减反层，设计多层膜的结构。利用薄膜干涉作用，控制各层膜的厚度，达到消除底影的目的。利用三层膜的相互干涉作用，消除玻璃上的ITO底影。由于工艺步骤较复杂，制作过程中需要多次调整工艺参数，反复试验，才能做出合格的产品。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电容触摸屏用的消影结构，包括玻璃基板，其特征在于：所述消影结构还包括依次层叠设置的第一二氧化硅膜层、氧化铟锡膜层、二氧化硅/氮化硅混合膜层、氮化硅膜层和五氧化二铌膜层；所述第一二氧化硅膜层与所述玻璃基板相邻设置，所述氧化铟锡膜层为氧化铟锡图案化电极层。

2.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所氧化铟锡膜层和所述二氧化硅/氮化硅混合膜层之间设置有第二二氧化硅膜层。

3.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所述玻璃基板为白玻璃板。

4.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所述第一二氧化硅膜层的厚度为

5.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所述氧化铟锡膜层的厚度为

6.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所述二氧化硅/氮化硅混合膜层的厚度为

7.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所述氮化硅膜层的厚度为

8.如权利要求1所述的消影结构，其特征在于：所述五氧化二铌膜层的厚度为

9.一种电容触摸屏，其特征在于：所述电容触摸屏设置有权利要求1-8任一项所述的消影结构。