CN103870072A

CN103870072A - 一种电容触摸屏及其制备方法

Info

Publication number: CN103870072A
Application number: CN201210548245.9A
Authority: CN
Inventors: 马志锋; 严凌云
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Holitech Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明提出一种电容触摸屏及其形成方法，其中该电容触摸屏包括：透明基板；形成在透明基板之上的双层减反射膜层；形成在双层减反射膜层之上的透明电极层；以及形成在透明电极层之上的高折射率遮蔽层，其中，双层减反射膜层进一步包括：高折射率材料层；以及形成在高折射率材料层之上的二氧化硅层，其中，透明电极层进一步包括：多个透明电极；多个透明电极之间的透明电极膜刻蚀区；以及透明电极引线。本发明具有透过率高、色差小的优点。

Description

一种电容触摸屏及其制备方法

技术领域

本发明涉及触摸感应装置领域，具体涉及一种电容触摸屏及其制备方法。

背景技术

投射式电容触摸屏，灵敏度高，使用寿命长，支持多点触控，具有良好的屏幕显示特性，因而得到广泛应用。在现有技术中，投射式电容触摸屏的结构主要如图1所示，包括：透明基板10、氧化铟锡（Indium Tin Oxide，简称ITO）材料的透明电极层30、电极引线（图中未示出）以及保护层50。其中透明感应电极层包括多个透明电极31，多个透明电极31之间的间隙称为透明电极膜刻蚀区32。当手指触摸时，手指和ITO表面形成一个耦合电容，引起触摸点电容量的变化，从而计算出手指所在位置。一般地，透明电极层30一般直接沉积在透明基板10上，电极引线分布在透明电极31周围并与透明电极31的电极端相连；覆盖于透明电极31和引线之上的保护层起到绝缘保护作用。该这种结构下，透明电极31的图形设计以及材料特性决定了触摸屏的透过率、显示效果和可靠性。目前具有该结构的电容触摸屏产品存在几大缺点：

第一，由于透明导电层往往具有较高的折射率和较低的透过率，导致透明导电膜区域和非透明导电膜存在较大的色差，严重影响显示效果；第二，触摸屏要求有高的透光率，该结构下产品往往透过率低；第三，作为透明基板的玻璃表面含有碱离子，与氧成键，该键在空气和水中容易断裂，导致沉积在其上的薄膜附着力和可靠性较差；为了克服这些问题，已出现了一些改进的产品，但是仍存在一些问题：部分产品增加增透膜提高了透过率，但上述色差问题仍未得到彻底解决；而另外一些产品，为了减轻色差问题却牺牲了透过率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种透过率高、色差小的触摸电容屏及其制备方法。

根据本发明实施例的电容触摸屏，包括：透明基板；形成在所述透明基板之上的双层减反射膜层；形成在所述双层减反射膜层之上的透明电极层；以及形成在所述透明电极层之上的高折射率遮蔽层，其中，所述双层减反射膜层进一步包括：高折射率材料层；以及形成在所述高折射率材料层之上的二氧化硅层，其中，所述透明电极层进一步包括：多个透明电极；多个所述透明电极之间的透明电极膜刻蚀区；以及透明电极引线。

在本发明的一个实施例中，所述透明电极层的材料为掺锡氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或掺氟氧化锡。

在本发明的一个实施例中，所述高折射率遮蔽层与所述透明电极层的折射率相近似，所述高折射率遮蔽层为二氧化钛、三氧化二铝、五氧华二铌、硫化锌、三氧化二钇或二氧化锆。

在本发明的一个实施例中，所述高折射率材料层与所述透明电极层的折射率相近似，所述高折射率材料层为二氧化钛、三氧化二铝、五氧华二铌、硫化锌、三氧化二钇或二氧化锆。

根据本发明实施例的电容触摸屏的制备方法，包括：A.提供透明基板；B.在所述透明基板之上形成双层减反射膜层；C.在所述双层减反射膜层之上形成透明电极层；以及D.在所述透明电极层之上形成高折射率遮蔽层，其中，所述步骤B进一步包括：B1.形成高折射率材料层；以及B2.在所述高折射率材料层之上形成二氧化硅层，其中，所述步骤C进一步包括：C1.在所述双层减反射膜层之上沉积透明导电材料；C2.刻蚀以形成多个透明电极和多个所述透明电极之间的透明电极膜刻蚀区；以及C3.在所述多个透明电极附近形成透明电极引线。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术的电容触摸屏的结构示意图

图2是本发明实施例的电容触摸屏的结构示意图

图3是透明电极、金属引线的制作流程图

图4是现有技术电容触摸屏与本发明电容触摸屏的透过率曲线对比图

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图2所示，根据本发明实施例的电容触摸屏，包括：透明基板10；形成在透明基板10之上的双层减反射膜层20；形成在双层减反射膜层20之上的透明电极层30；附近的；形成在透明电极层30之上的高折射率遮蔽层40。其中，双层减反射膜层20进一步包括：高折射率材料层21；以及形成在高折射率材料层21之上的二氧化硅层22，其中，透明电极层30进一步包括：多个透明电极31；多个透明电极31之间的透明电极膜刻蚀区32，以及透明电极引线（图中未示出）。具体地：

透明基板10由光学透明材料构成，该光学透明绝缘材料可以为玻璃，也可以是有机透明材料。

双层减反射膜20由下层高折射率材料层21和上层二氧化硅22组成。该双层减反射膜21可以明显提高透明导电膜区31的透过率，使透明导电膜区域31和非透明导电膜区域32有相近的透过率，从而减轻上述两个区域的色差问题，提升触摸屏的现实品质。其中，高折射率材料21应与透明电极层30中的透明导电材料有相近的折射率，其折射率大小为1.7-2.2，可以是二氧化钛（TiO₂）、三氧化二铝（Al₂O₃）、五氧华二铌（Nb₂O₅）、硫化锌（ZnS）、三氧化二钇（Y₂O₃）、二氧化锆（ZrO₂）等，但不限于这些材料。高折射率材料层21可以由真空溅射法制备，也可以通过溶胶-凝胶法制备，膜厚为9-25nm。其中，二氧化硅层22的折射率为1.4-1.5，可以通过真空溅射法制备，膜厚为48-75nm。该二氧化硅膜22还可以作为过渡层和阻挡层，提升透明导电膜或有机膜的附着力。

透明电极层30配置于双层减反射膜20上，由多个透明感应电极31构成，透明感应电极31由透明导电薄膜蚀刻而成，多个透明电极31之间存在多个透明导电膜蚀刻区32，多个透明电极31附近还具有透明电极引线（图中未示出）。该透明电极层30可为一层或多层结构，可以由真空溅射透明导电层材料制备得到。该透明导电材料可以是掺锡氧化铟（ITO）、掺铝氧化锌（AZO）、掺镓氧化锌、掺氟氧化锡（FTO），或者其它透明导电材料。

高折射率遮蔽层40应与透明电极层30中的透明导电材料有相近的折射率，其折射率大小为1.7-2.2，其材料可以是二氧化钛（TiO₂）、三氧化二铝（Al₂O₃）、五氧化二铌（Nb₂O₅）、硫化锌（ZnS）、三氧化二钇（Y₂O₃）、二氧化锆（ZrO₂）等，但不限于此。

该高折射率遮蔽层40可以由真空溅射法制备，也可以通过溶胶-凝胶法制备，膜厚为40-100nm。遮蔽层40与透明电极层30有相近的折射率，可以进一步改善透明电极31和透明导电膜蚀刻区32的色差问题。此外，高折射率遮蔽层40将透明电极层30以及透明电极引线完全覆盖，同时作为绝缘保护层。

本发明提供的电容触摸屏，在现有触摸屏结构基础上增设双层减反射膜和高折射率遮蔽层，提高了屏幕的透过率，并消除了透明导电区与非透明导电区的色差，提升了显示品质。双层减反射膜和高折射率遮蔽层的制备方法多样，可根据透明导电膜制备工艺灵活选择，方便导入现有工艺流程。

根据本发明实施例的电容触摸屏的制备方法，包括以下步骤：A.提供透明基板；B.在透明基板之上形成双层减反射膜层；C.在双层减反射膜层之上形成透明电极层；D.在透明电极层之上形成高折射率遮蔽层，其中，步骤B进一步包括：B1.形成高折射率材料层；以及B2.在高折射率材料层之上形成二氧化硅层，其中，步骤C进一步包括：C1.在双层减反射膜层之上沉积透明导电材料；C2.刻蚀以形成多个透明电极和多个透明电极之间的透明电极膜刻蚀区；以及C3.在所述多个透明电极附近形成透明电极引线。

为了更具体地描述本发明的制备方法和工艺，设定产品的高折射率层21和遮蔽层40的材料均为二氧化钛（TiO₂），触摸功能层为“单层氧化铟锡（ITO）+边缘金属引线”结构，并选取一种制备方法进行详细阐述。

（1）形成透明基板10。可以选择普通硅酸盐类玻璃，要求其对550nm的光的透过率大于91％，对该对透明基板10进行清洗。

（2）形成高折射率材料层21。采用射频反应溅射法制备；靶材为高纯钛靶（纯度>99.99%），基板温度为350℃，保持真空度在0.7Pa；高纯Ar和O₂分别作为溅射气体反应气体（纯度均大于99.99%），流量比为4:1，溅射功率为3—5kW，膜厚为9—25nm，可通过控制溅射时间实现。

（3）形成二氧化硅层22。通过中频反应溅射法制备；靶材选用高纯硅靶（纯度>99.999%），基板温度为200℃，真空度为0.6Pa；高纯Ar和O₂分别作为溅射气体和反应气体（纯度均大于99.99%），流量比为6:1；溅射功率为7-10kW，膜厚为48-75nm，可通过控制溅射时间实现。

（5）形成透明电极层30。该层由单层透明导电电极和边缘金属引线构成。其中，透明导电电极制作工序为：ITO成膜-涂布光刻胶-预烘曝光-显影蚀刻光刻胶剥离，可参阅图3。透明导电膜氧化铟锡（ITO）由直流磁控溅射法制备；靶材为高纯ITO靶（纯度>99.99%），基板温度为300℃，真空度为0.5Pa，高纯Ar作为溅射气体（纯度大于99.99%），溅射功率为3.5-5kW，膜厚为2025nm，可通过控制溅射时间控制；最后得到的ITO的透明电极层30的方块电阻（Rs）为70-100Ω。其中，边缘金属引线的制作工序：MoAlMo成膜-涂布光刻胶-预烘-曝光-显影蚀刻光刻胶剥离，可参阅图3。金属引线材料选取常用的钼铝钼（MoAlMo），由三明治构成，中间层为铝层；三膜层的制备工艺基本一致，均由直流磁控溅射法制备，基板温度为100℃，真空度为0.5Pa，高纯Ar作为溅射气体（纯度大于99.99%），钼层、铝层和钼层的溅射功率分别为5kW、21kW、5kW，膜厚分别为350nm、2800nm、350nm，最终的电极的方块电阻（Rs）小于0.3Ω。

（6）形成高折射率遮蔽层40。通过射频反应溅射法制备；靶材为高纯钛靶（纯度>99.99%），基板温度为300℃，真空度为0.7Pa，高纯Ar和O₂分别作为溅射气体反应气体（纯度均大于99.99%），流量比为4：1；溅射功率为4-7kW，膜厚为40-100nm，可通过控制溅射时间实现。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，但并不用于限制本发明。在本发明基础上，可以做多种灵活改进，如在双层减反射膜和触摸功能层之间设计绝缘装饰层，透明基板采用保护镜片（LENS），实现保护镜片和触摸功能的一体化，具有良好的显示品质和触控体验。在不脱离本发明的精神和范围内，所做的灵活修改和改进，均应包含在本发明的保护范围内。

为了进一步说明本发明的实施效果，选取三种不同结构的产品进行对比。样品A为常规电容触摸屏结构，遮蔽层选取光学透明胶（OC），具体可参阅图1。样品B也为常规电容触摸屏结构，但遮蔽层选取二氧化硅（SiO₂），具体可参阅图1。样品C为本发明的电容触摸屏结果，其中，双层减反射膜选取二氧化钛（TiO₂）和二氧化硅，遮蔽层材料也为二氧化钛（TiO₂），均采用真空溅射法制备。

一、透过率测试

采用光度计测量三种不同结构下透过率随波长的变化曲线，图4所示，其中A、B分别为现有技术电容屏透明电极蚀刻区和透明电极区的透过率，C1、C2分别为本发明电容屏透明电极蚀刻区32和透明电极区31的透过率。可以看出，本发明的电容触摸屏的透过率得到了明显提升，400—700nm波段的分光透过率基本都达到了89.5%以上，且具有较好的均匀性。另外，电容屏透明电极区和透明电极蚀刻区在整个可见光波段，分光透过率均十分相近，这将决定两者几乎不存在色差。

二、色差检验

使用光照度为1000±200lux的日光灯（光源在检测者正上方），分别在反射光和透射光下肉眼观察产品表面。对于常规电容触摸屏结构的产品A和B，从不同角度均能明显观察到可视区内透明导电膜的蚀刻电路图形，透明导电膜区与非透明导电膜区存在明显的视觉反差，这将影响触摸屏的显示品质。而对于本发明实例的产品C，透明导电膜区与非透明导电膜区的色差很小，透明导电膜的蚀刻线路明显变淡，难以观察到；将其与显示屏贴合后，不存在上述色差问题。

从实验中可以证明，本发明的触摸电容屏具有透过率高、色差小的优点。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电容触摸屏，其特征在于，包括：

透明基板；

形成在所述透明基板之上的双层减反射膜层；

形成在所述双层减反射膜层之上的透明电极层；

以及

形成在所述透明电极层之上的高折射率遮蔽层，

其中，所述双层减反射膜层进一步包括：

高折射率材料层；以及

形成在所述高折射率材料层之上的二氧化硅层，

其中，所述透明电极层进一步包括：

多个透明电极；

多个所述透明电极之间的透明电极膜刻蚀区；以及

透明电极引线。

2.如权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述透明电极层的材料为掺锡氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或掺氟氧化锡。

3.如权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述高折射率遮蔽层与所述透明电极层的折射率相近似，所述高折射率遮蔽层为二氧化钛、三氧化二铝、五氧华二铌、硫化锌、三氧化二钇或二氧化锆。

4.如权利要求1所述的电容触摸屏，其特征在于，所述高折射率材料层与所述透明电极层的折射率相近似，所述高折射率材料层为二氧化钛、三氧化二铝、五氧华二铌、硫化锌、三氧化二钇或二氧化锆。

5.一种电容触摸屏的制备方法，其特征在于，包括：

A.提供透明基板；

B.在所述透明基板之上形成双层减反射膜层；

C.在所述双层减反射膜层之上形成透明电极层；

以及

D.在所述透明电极层之上形成高折射率遮蔽层，

其中，所述步骤B进一步包括：

B1.形成高折射率材料层；以及

B2.在所述高折射率材料层之上形成二氧化硅层，

其中，所述步骤C进一步包括：

C1.在所述双层减反射膜层之上沉积透明导电材料；

C2.刻蚀以形成多个透明电极和多个所述透明电极之间的透明电极膜刻蚀区；以及

C3.在所述多个透明电极附近形成透明电极引线。

6.如权利要求5所述的电容触摸屏的制备方法，其特征在于，所述透明电极层的材料为掺锡氧化铟、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌或掺氟氧化锡。

7.如权利要求5所述的电容触摸屏的制备方法，其特征在于，所述高折射率遮蔽层与所述透明电极层的折射率相近似，所述高折射率遮蔽层为二氧化钛、三氧化二铝、五氧华二铌、硫化锌、三氧化二钇或二氧化锆。

8.如权利要求5所述的电容触摸屏的制备方法，其特征在于，所述高折射率材料层与所述透明电极层的折射率相近似，所述高折射率材料层为二氧化钛、三氧化二铝、五氧华二铌、硫化锌、三氧化二钇或二氧化锆。