CN101055321A - 高透光率触控屏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高透光率触控屏，包括一基板以及至少一个多层反射结构，该多层反射结构是涂布在基板正面的四层结构，从邻近于基板的一侧算起，这些膜层的折射率设计为高、低、高、低；其中最外层是一具有保护功能的保护层，其折射率介于1.3～1.5，厚度至少是0.1微米，并且硬度通过9H的ASTM－D3363国际检验标准；通过此保护层的设计，使本发明的触控屏的透光率可达到ASTM－D1003 92％以上，还可以强化其表面的抗磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有多层反射结构的触控屏，特别是涉及一种以保护层(protective layer)作为该多层反射结构的表面层，以强化抗磨效果的电容式触控屏(capacitive touch panel)。
背景技术
抗反射光学涂布层以往应用在建材玻璃、护目镜等产品中，而随着科技的进步该技术已渐渐转用在半导体、光盘读取头、液晶显示器以及触控板等领域上。在传统的抗反射光学涂布层的设计原理中，涂布在接触基板上的层面具有较高的折射率(即H)，接下来与该层面临接着另一具有低折射率(即L)的涂层，故传统的抗反射光学涂布层的结构为从邻近于基板的方向算起依次为H、L、H、L。
而中国台湾专利公告第562736号(与美国专利第6,586,101号为同案)，则提出一种以透明导电层作为抗反射光学涂布层的表面层的技术，该案的抗反射光学涂布层，也具有四层结构，并且各层膜的折射率的设计从邻近于基板的一侧算起依次为L、H、L、H。由于通过上述设计，将透明导电层制作在最外层，这样在制作电极时就不需要像现有技术那样需要利用超声波焊接，破坏表层以暴露出下层的透明导电层，从而可以克服大量生产抗反射光学涂布层所面临的难题。
综上所述现有技术中，都是在强调透光率的表现以及解决制程上的难题，但是都没有特别针对抗反射光学涂布层的外表层的抗磨性或者防电磁波干扰(EMI)或者整体透光率的稳定性的提升，提出进一步的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高透光率触控屏，是在基板的正面涂布一多层反射结构，其中该多层结构的最外表层是一保护层，故本发明的高透光率触控屏除了具备高透光率外，还可以通过该保护层而进一步具有抗磨的特性。
本发明的另一目的在于提供一种高透光率触控屏，是在基板的反面涂布另一多层反射结构，以更进一步减少反射而增加透光率，并具有防电磁波干扰(EMI)的功能。
本发明的又一目的在于提供一种高透光率触控屏，是在涂布在基板的正面/反面的多层反射结构中，可增设一第五层(抗炫光层)(anti-glare layer)，以使整体的透光率在可见光波长范围内的表现可更为稳定。
基于上述主要目的，本发明提供一种高透光率触控屏，包括一基板以及一涂布在该基板正面的第一抗反射涂布层结构，该层结构的优选方式是将折射率设计为高、低、高、低的四层结构(从邻近于基板的一侧算起)，且该四层结构称为第一～第四层。第一层是一氧化物层，具有高于1.5的折射率；第二层是一氧化物层，具有介于1.3～1.5的折射率；第三层是一透明传导层，具有介于1.8～2.5的折射率，且具有介于200～10000欧姆/单位面积的阻抗值；第四层是一保护层，具有介于1.3～1.5的折射率，其厚度至少为0.1微米(μm)，且硬度通过9H的ASTM-D3363国际检验标准。
此外，基于上述另一目的，本发明提供一种高透光率触控屏，是在基板的反面涂布一第二抗反射涂布层结构，其中该结构的优选方式是将其折射率设计为高、低、高的三层结构(从邻近于基板的一侧算起)，且该三层结构称为第八～第十层。第八层等同于第一层的折射率；第九层等同于第二层的折射率；第十层等同于第一层的折射率，且具有10～105欧姆/单位面积的阻抗值。
另外，本发明所提供的一种高透光率触控屏，在仅基板正面具有四层的反射结构下，还可以通过将基板正/反面浸酸或酸蚀的方式，使基板表面呈粗糙状从而具有抗炫光的效果；另外也可以在上述四层反射结构的最外层(即保护层)添加微粒(particle)，从而达到抗炫光的效果。当然也可以在第四层表面，或是在第三层及第四层之间另外形成一第五层(抗炫光层)。
综上所述，根据本发明的高透光率触控屏除具备高透光率外，还具有抗磨的特性及防电磁波干扰(EMI)的功能，并且整体的透光率在可见光波长范围内的表现更为稳定。
附图说明
图1是本发明高透光率触控屏的第一优选实施例的剖视图。
图2-1～图2-5是本发明高透光率触控屏的第二优选实施例的剖视图。
图3是本发明高透光率触控屏的第三优选实施例的一状态的剖视图。
图6是本发明高透光率触控屏的第三优选实施例的另一状态的剖视图。
图9是本发明高透光率触控屏的第四优选实施例的剖视图。
图4、图7、图10～图12是本发明与现有技术的透光率与在可见光波长区段间的关系图。
图5、图8、图13～图15是本发明与现有技术的反射率与在可见光波长区段间的关系图。
图16是本发明与现有技术根据ASTM-D1003国际标准以Haze-Gard Plus雾度计所测量出的整体穿透率的关系图。
具体实施方式
有关本发明的优选实施例与技术内容，现结合附图说明如下：
首先，请参照图1，在第一实施例中，本发明的高透光率触控屏具有一基板6以及一第一抗反射涂布层结构A。其中，基板6具有一正面7以及一相对于正面7的反面12，在此定义其正面7是指邻近于使用者的那一面，且反面12是指邻近于背光源的那一面，基板6可以是玻璃、塑料或其它透明材质所制成的；第一抗反射涂布层结构A是一种四层结构，包括一第一层1、一第二层2、一第三层3以及一第四层4，并且从邻近于基板6的一侧依次将第一层1、第二层2、第三层3以及第四层4配置在基板6的正面7上，而这些层配置的方式可以利用真空镀膜(vacuum coating)的技术，如溅镀(sputtering)、蒸镀(evaporation)、化学气相沉积(chemical vapordeposition)或其它湿式镀膜技术(other wet coating technologies)而形成。
第一层1是一氧化物层，具有高于1.5的折射率；而在本实施例中，第一层1的材质例如是五氧化二铌(Nb2O5)。当然，第一层1的材质也可以是选自包括氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、铌氧化物(niobium oxide)、钛氧化物(titanium oxide)、钽氧化物(tantalum oxide)及其混合的氧化物(mixtures of these oxide)的族群。
第二层2是一氧化物层，具有介于1.3～1.5的折射率；在本实施例中，第二层2的材质例如是二氧化硅(SiO2)。此外，第二层2的材质也可以是多孔性(porous)、添加氯素(fluorinated)或有机改造(organically modified)的低折射率材质。
第三层3是一透明传导层(transparent conductive layer)，具有介于1.8～2.5的折射率，并且具有介于200～10000欧姆/单位面积(Ohm/square)的阻抗值；在本实施例中，第三层3是连接到触控面板边缘的电极图案(electrode pattern)上；另外，第三层3的材质例如是在氧化铟锡(ITO)中添加五氧化二铌(Nb2O5)。当然，第三层3的材质也可以是氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、二氧化锡(SnO2)、二氧化锌(ZnO2)、三氧化二铟(In2O3)及其组合，在此，氧化铟锡(ITO)是指纯ITO(pure ITO)。然而，上述的添加物(五氧化二铌(Nb2O5))可以根据需求决定添加与否，且添加的含量约占整体的0.1～20％。
第四层4是一保护层，具有介于1.3～1.5的折射率(refractiveindex)，该层的厚度至少是0.1微米(μm)，并且该层的硬度通过9H的ASTM-D3363国际检验标准，并可以通过至少1000次美国陆军军规抗刮伤标准(military standard MIL-C-675C)的抗刮测试；在本实施例中，第四层4的材质可以是二氧化硅(SiO2)或者有机改造硅土(organically modified silica)。
从上述可知，本发明在触控屏的基板6正面7涂布一种四层结构的抗反射涂布层，这些膜层的折射率从邻近基板6的一侧算起，依次设计为高、低、高、低(表示为H、L、H、L)，如此可以使本发明的触控屏的透光率可达到ASTM-D1003 92％以上。另外，由于将这些膜层的最外层定义为一保护层，并通过此保护层的设计，从而可以强化其表面的抗磨性。
接着，请参照图2-1～图2-5，是本发明的第二优选实施例，有五种状态，如图2-1所示，在上述四层的抗反射结构下，还可以通过将基板6的双面以浸酸或酸蚀的方式，使基板6的正、反面7、12的表面粗糙化，从而具有抗炫光(anti-glare)的效果。当然，并不局限于上述双面浸酸或酸蚀的方式，也可以如图2-2所示，仅在接近使用者的基板6的正面7形成一粗糙的表面。另外，如图2-3所示，也可以在上述四层抗反射结构的最外层(即第四层4)添加若干个微粒(particle)13，使该微粒13的折射率变为1.5～2.5，从而达到抗炫光的效果，而上述微粒13的直径是介于0.01～4微米(μm)之间。另外，也可以在上述四层的抗反射结构下，如图2-4，在抗反射结构的第四层4上另外喷涂一第五层(抗炫光层)5，该第五层(抗炫光层)5采用喷涂的方式形成，并且平均粗糙度(roughness)介于0.01～0.4微米(μm)之间，可以使其表面粗糙化，从而具有抗炫光的效果。当然，上述所提及的第五层(抗炫光层)5，并不限定在四层的抗反射结构都制作完成后才形成，也可以如图2-5所示，在制作第三层3后，即喷涂该第五层(抗炫光层)5，最后再形成第四层4。
接着，请参照图3，是本发明的第三优选实施例的其中一种状态，该实施例与上述实施例不同之处在于：增设一第二抗反射涂布层结构B，包括一第八层8、一第九层9以及一第十层10，并且从邻近于基板6的一侧依次将第八层8、第九层9以及第十层10配置在基板6的反面12上，这些层同样可以利用真空镀膜的技术，如溅镀、蒸镀、化学气相沉积或者其它湿式镀膜技术而形成。
第八层8的折射率等同于第一层1；第九层的折射率等同于第二层2；第十层10的折射率等同于第三层3，且具有10～105欧姆/单位面积的阻抗值，并连接在面板边缘的导体(conductor)上。在本实施例中，第十层10可以是一氧化铟锡(ITO)层，并且具有100～700欧姆/单位面积(ohm/square)的阻抗值。
从上述可知，本发明在触控屏的基板6的反面12涂布一种三层结构的抗反射涂布层，这些膜层的折射率从邻近基板6的一侧算起，依次设计为高、低、高(表示为H、L、H)，以使本发明的触控屏可以进一步减少反射并增加透光率，而第十层10的设计还可以具有防电磁波干扰(EMI)的功能。
在上述双层ITO加一保护层的结构下，其透光率及反射率的表现可以参照图4以及图5，波长在431～692nm的区段，其透光率平均都可以增至92％以上；波长在440～700nm的区段，其反射率都低于10％。
然后，请参照图6，是本发明的第三优选实施例的另一实施状态，相对于图3其差异在于在抗反射结构的第四层4上同样可以喷涂一第五层(抗炫光层)5。当然，第五层(抗炫光层)5也可以如上述那样，配置在第三层3以及第四层4之间(未图示)。
而在上述双层ITO加一保护层以及一第五层(抗炫光层)5的结构下，其透光率以及反射率的表现可以参照图7及图8，尤其可以将透光率大于等于90％以及反射率在小于等于10％的区段调整为较为平滑的曲线。
接着，请参照图9，是本发明的第四优选实施例，该实施例与第三优选实施例不同之处在于，第二抗反射涂布层结构B还可以包括有第十一层11，其折射率等同于第四层4，并且此第十一层11是一配置在第十层10上的保护层。
从上述可知，本发明的触控屏中的第二抗反射涂布层结构B还可以增加为四层结构，其折射率相对于第一抗反射涂布层结构(HLHL)A恰好为镜射(mirror)配置的设计，从而可以使整体的透光率在可见光的波长范围内的表现可以更为稳定。
本发明所能达到的功效还可以进一步从下文以及对应的图式中获得证明。首先说明透光率的比较，对单纯的玻璃基板来说，波长在380～780nm的可见光范围内，其整体的透光率是介于80～90％的之间(如图10所示)；玻璃基板涂布双层ITO后，波长在442～625nm的区段，其透光率可以增至90％以上，但波长小于407nm、大于747nm的区段，透光率则下降至80％以下(如图11所示)；基于上述再进一步涂布本发明的保护层后，波长在431～692nm的区段，其透光率平均都可以增至92％以上(如图4所示)；换言之，本发明在涂布了保护层后，除了增加抗磨的效果外，透光率在92％以上的区段范围，相对于仅涂布双层ITO的玻璃基板的范围更广；接着，请参照图7，本发明再加上第五层(抗炫光层)5时，尤其可以将透光率在90％以上的区段调整为较为平滑的曲线；换言之，可以进一步稳定该触控屏在显示上的表现。而上述图形其透光率在可见光区段间的整体比较，可以参照图12。
接着，请参照图5、图13～图15，这些图式的Y轴另外用反射率来表示，单纯采用玻璃基板，并且波长在可见光范围内，其整体的反射率都在10％以下(如图13所示)；在玻璃基板上涂布双层ITO后，波长在480～580nm的区段，其反射率下降至5％以下，但波长小于440nm、大于660nm的区段，反射率则上升10％以上(如图14所示)；在更进一步涂布本发明的保护层后，反射率低于10％以下的区段相对于单纯涂布双层ITO的玻璃基板，其可以增至波长440～700nm的范围(如图5所示)；本发明再加上第五层(抗炫光层)5时，尤其可以将反射率在10％以下的区段调整为较为平滑的曲线，进而提高触控屏在显示上的表现(如图8所示)。而上述图形其反射率在可见光区段的整体比较，可以参照图15。
此外，请参照下表一以及图16，是表示根据ASTM-D 1003国际标准用Haze-Gard Plus雾度计(该雾度计是TFT-LCD穿透性测量例如全透过率、穿透性雾度、透视性清晰度的标准仪器)所测量出的整体穿透率，由结果可以看出本发明在多了一层保护层或第五层(抗炫光层)5的架构下相对于单纯是玻璃基板或者双层ITO的架构下，其整体穿透率确实是优于现有技术。
表一
| 玻璃基板(素玻璃)2.8m/m | 双层ITO2.8m/m | 双层ITO+单层保护层2.8m/m | 双层ITO+单层保护层+第五层(抗炫光层)2.8m/m | |
| T | 92.2 | 93 | 93.7 | 93.2 |
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，例如在基板6的正面7或是反面12，依据上述形成四层抗反射结构的基本原则，重复形成更多层的抗反射层，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种高透光率触控屏，其特征在于包括：
一基板，具有一正面以及一相对于所述正面的反面；以及
一第一抗反射涂布层结构，包括一第一层、一第二层、一第三层以及一第四层，且从邻近于所述基板的一侧向外以所述第一层、所述第二层、所述第三层以及所述第四层的顺序配置在所述基板的所述正面上，其中：
所述第一层是一氧化物层，具有高于1.5的折射率；
所述第二层是一氧化物层，具有介于1.3～1.5的折射率；
所述第三层是一透明传导层，具有介于1.8～2.5的折射率，且具有介于200～10000欧姆/单位面积的阻抗值；
所述第四层是一保护层，具有介于1.3～1.5的折射率，所述第四层的厚度至少为0.1微米(μm)，且所述第四层的硬度通过9H的ASTM-D3363国际检验标准。
2.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第一层的材质是选自于五氧化二铌(Nb2O5)、氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、铌氧化物(niobium oxide)、钛氧化物(titanium oxide)、钽氧化物(tantalum oxide)及其混合的氧化物(mixtures of these oxide)。
3.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第二层的材质为二氧化硅(SiO2)。
4.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第二层的材质为多孔性(porous)、添加氯素(fluorinated)或有机改造(organically modified)的低折射率材质。
5.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第三层的材质为氧化铟锡(ITO)添加五氧化二铌(Nb2O5)添加物。
6.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第三层的材质可选自氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、二氧化锡(SnO2)、二氧化锌(ZnO2)、三氧化二铟(In2O3)及其组合。
7.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第四层的材质为二氧化硅(SiO2)或有机改造硅土(organicallymodified silica)。
8.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第一抗反射涂布层结构还包括一第五层，所述第五层是配置在所述第四层上的一抗炫光层(anti-glare layer)，所述第五层(抗炫光层)具有一粗糙表面(rough surface)，且平均粗糙度(roughness)介于0.01～0.4微米(μm)。
9.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述基板的所述正面以及所述反面或仅所述正面为一粗糙化表面。
10.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第四层中还进一步添加有多个微粒(particle)，这些微粒的直径介于0.01～4微米(μm)之间，使所述微粒具有1.5～2.5的折射率。
11.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：还包括一第五层，所述第五层是一配置在所述第三层及所述第四层之间的抗炫光层，所述第五层(抗炫光层)具有一粗糙表面(roughsurface)，且平均粗糙度(roughness)介于0.01～0.4微米(μm)。
12.根据权利要求1所述的高透光率触控屏，其特征在于：还包括一第二抗反射涂布层结构，包括一第八层、一第九层以及一第十层，且从邻近于所述基板的一侧向外以所述第八层、所述第九层以及所述第十层的顺序配置在所述基板的所述反面上，其中：
所述第八层的折射率等同于所述第一层；
所述第九层的折射率等同于所述第二层；
所述第十层的折射率等同于所述第三层，且具有10～105欧姆/单位面积(ohm/square)的阻抗值。
13.根据权利要求12所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第十层为一氧化铟锡(ITO)层，且具有100～700欧姆/单位面积(ohm/square)的阻抗值。
14.根据权利要求12所述的高透光率触控屏，其特征在于：所述第二抗反射涂布层结构还包括一第十一层，所述第十一层的折射率等同于所述第四层，且所述第十一层是一配置在所述第十层上的保护层。
15.根据权利要求12所述的高透光率触控屏，其特征在于：还包括一第五层，所述第五层是配置在所述第四层上的一抗炫光层，所述第五层(抗炫光层)具有一粗糙表面(rough surface)，且平均粗糙度(roughness)介于0.01～0.4微米(μm)。
16.根据权利要求12所述的高透光率触控屏，其特征在于：还包括一第五层，所述第五层是配置在所述第三层及所述第四层之间的一抗炫光层，所述第五层(抗炫光层)具有一粗糙表面(rough surface)，且平均粗糙度(roughness)介于0.01～0.4微米(μm)。
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