EA026935B1 - Дисплейное сенсорное стекло, покрытие светонепроницаемой маски и способ нанесения такого покрытия - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сенсорным дисплеям с окном и маской по контуру, при этом маска служит диэлектрической подложкой и закрывает печатный монтаж управления сенсорным слоем, а также способам изготовления такой маски. Задачей изобретения является создание сенсорного дисплейного стекла с покрытием - черной или цветной маской, которое обладает высоким сопротивлением, и при этом само покрытие обеспечивает электрические соединения с сенсорным слоем. При необходимости маску можно выполнить с любым заданным цветом. Поставленная задача решается тем, что маска выполнена в виде дорожек печатного монтажа электрических проводников и выходных контактов сенсора с промежутками между дорожками по всей толщине маски, промежутки заполнены диэлектрическим материалом, при этом цвет диэлектрического материала совпадает или максимально близок к видимому цвету основной маски, а сенсорная пленка нанесена поверх электропроводного слоя маски. Выполнение сенсорного стекла и маски по изобретению позволяет получить непрозрачное плотное температуростойкое покрытие с высоким коэффициентом электрического сопротивления и заранее заданным цветом в промышленных условиях. Одновременно с этим получается электромонтажная разводка контактов сенсорного покрытия. Разработана технологическая документация и разработана методика формирования комплекса нанослоев с заданными цветовыми характеристиками.

Description

Изобретение относится к сенсорным дисплеям с маской по контуру, при этом маска служит диэлектрической подложкой и закрывает печатный монтаж управления сенсорным слоем, а также способам изготовления такой маски.

Известно устройство черной маски [1], имеющее первый, второй и третий слои в последовательности, первый слой с первым коэффициентом оптического поглощения для уменьшения коэффициента преломления, второй слой со вторым коэффициентом поглощения для уменьшения коэффициента преломления, третий слой с третьим коэффициентом поглощения для уменьшения коэффициента преломления, в которых первый коэффициент поглощения для уменьшения коэффициента преломления выполнен меньшим, чем второй коэффициент поглощения, и второй коэффициент поглощения выполнен меньшим, чем третий коэффициент поглощения, и в котором первый слой контактирует со вторым слоем и второй слой контактирует с третьим.

В этом же источнике описан способ изготовления черной маски, включающий размещение диэлектрического слоя на подложке, размещение поглощающего слоя на диэлектрическом слое, размещение отражающего слоя на поглощающем слое и нанесение узора рассеивающего и поглощающего слоя в едином процессе.

Известны также жидкокристаллические дисплеи [2], включающие цветной фильтр, расположенный с противоположной стороны жидкокристаллического слоя. Цветовой фильтр выполнен из цветной смолы, разделенной черной маской, имеющей множество отверстий, и видимость жидкокристаллического дисплея зависит от характеристики черной маски.

В цветовых фильтрах для использования в жидкокристаллических дисплеях требуется уменьшение оптического отражения поверхности черной маски в области длины волны в видимом диапазоне для того, чтобы улучшить видимость панели таким образом, чтобы она всегда была черной.

Черная маска, описанная в японской заявке [3], сконструирована так, что все слои содержат один и тот же вид металла. Это означает, что первая противоотражающая пленка состоит из хромового соединения, вторая противоотражающая пленка состоит из хромового соединения и экранная пленка состоит из хрома, при этом все пленки должны быть успешно сформированы. В частности, первая противоотражающая пленка состоит из хромового соединения, содержащего Сг, О, N и С. Вторая противоотражающая пленка состоит из хромового соединения, содержащего Сг, Ν, О и С, и экранная пленка, содержащая хром, содержит только металл. Однако длина волны зависит от отражающей способности поверхности черной маски оставаться достаточно большой и отражающая способность существенно не уменьшается. Известное устройство при этом требует отдельного нанесения электрического монтажа на маску для электрического подключения сенсорного дисплея.

Известно устройство с черной маской и способ ее изготовления [4]. Тонкая черная маска создана в одном процессе. Диэлектрический слой размещен на подложке. Поглощающий слой размещен над диэлектрическим слоем и отражающим слоем. Поглощающий и отражающий слои нанесены в едином масочном процессе. При этом диэлектрический слой имеет коэффициент ослабления в диапазоне от 0 до 0,1, а коэффициент преломления от 1 до 3. Поглощающий слой имеет коэффициент ослабления в диапазоне от 1 до 4, а коэффициент преломления от 1 до 5. Устройство черной маски включает первый, второй и третий слои, расположенные подряд, при этом первый слой с первым отношением коэффициента поглощения к коэффициенту преломления в диапазоне длин волн меньше, чем отношение коэффициента поглощения к коэффициенту преломления в диапазоне длин волн во втором слое, и меньше чем отношение коэффициента поглощения к коэффициенту преломления в диапазоне длин волн в третьем слое.

В качестве прототипа принято дисплейное сенсорное стекло [5], содержащее окно для зоны индикации с нанесенной тонкой сенсорной пленкой и расположенной по контуру стекла в зоне электрических проводников непрозрачной диэлектрической маски, в которой маска выполнена многослойной из диэлектрического непрозрачного светопоглощающего слоя и контактирующих с ним прозрачных нанослоев с различными коэффициентами преломления из оксидов и нитридов металлов и полупроводников.

Недостатком прототипа является необходимость выполнения поверх маски печатного монтажа для управления сенсорным слоем дисплейного стекла. В известных устройствах и способах нанесения печатного монтажа для управления сенсорным слоем операция нанесения топографии печатного монтажа выполняется в отдельной операции и соответственно накладывает ограничения на конструкцию предыдущих слоев. Более того, технология изготовления тонкопленочных слоев накладывает ограничения на технологию нанесения печатного монтажа.

Задачей настоящего изобретения является создание сенсорного дисплейного стекла с покрытием черной или цветной маской, которое обладает высоким электрическим сопротивлением и печатным электрическим монтажом, при этом маска сама обеспечивает электрические соединения с сенсорным слоем. При необходимости маску можно выполнить с любым заданным цветом.

Поставленная задача решается тем, что в известном дисплейном сенсорном стекле, содержащем окно для зоны индикации с нанесенной на него тонкой сенсорной пленкой и расположенную по контуру стекла в зоне электрических проводников светонепроницаемую маску, при этом маска выполнена многослойной, причем первый от стекла слой диэлектрический, а последний от стекла слой электропроводный, согласно изобретению маска выполнена в виде дорожек печатного монтажа электрических проводников

- 1 026935 и выходных контактов сенсора с промежутками между дорожками по всей толщине маски, промежутки заполнены диэлектрическим материалом, при этом цвет диэлектрического материала совпадает или максимально близок к видимому цвету основной маски, а сенсорная пленка нанесена поверх электропроводного слоя маски.

Поставленная задача решается также и тем, что цвет диэлектрического материала выбран совпадающим с цветом маски на границе со стеклом, а степень совпадения выбрана в зависимости от ширины промежутка между дорожками.

Поставленная задача решается также и тем, что промежутки между электропроводными дорожками выполнены шириной не более 50 мкм.

Поставленная задача решается также и тем, что в качестве диэлектрического материала применяются пасты и фоторезисты на основе органических соединений с поверхностным сопротивлением не ниже 10¹² Ом/кв.

Поставленная задача решается также и тем, что диэлектрический материал дополнительно покрывает всю поверхность маски и выполнен в виде защитного слоя маски.

Поставленная задача решается также и тем, что на поверхность дисплейного сенсорного стекла, противоположную поверхности, на которой сформирована маска, нанесено прозрачное покрытие с коэффициентом преломления меньшим, чем у стекла основы, например, из ряда окислов и фторидов кремния или магния.

Поставленная задача решается также и тем, что на поверхность стекла, противоположную поверхности, на которой сформирована маска, нанесено прозрачное покрытие, обладающее свойствами гидрои олеофобности, например низко- и высокомолекулярные кремнийорганические и фторорганические соединения.

Поставленная задача решается тем, что в известном покрытии светонепроницаемой маски для дисплейного сенсорного стекла, содержащем несколько нанослоев, обеспечивающих его цвет на границе со стеклом и слой электрического проводника, согласно изобретению последний от стекла слой маски выполнен из металла или сплава, обеспечивающего надежное присоединение внешних гибких проводниковых шлейфов, при этом все покрытие выполнено в виде дорожек печатного монтажа электрических проводников и выходных контактов сенсора с промежутками по всей толщине покрытия, промежутки между дорожками заполнены диэлектрическим материалом, при этом цвет диэлектрического материала совпадает или максимально близок к видимому цвету основного покрытия со стороны стекла.

Поставленная задача решается также и тем, что в покрытии промежутки между электропроводными дорожками выполнены шириной не более 50 мкм.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе нанесения покрытия светонепроницаемой маски методом послойного вакуумного напыления согласно изобретению его наносят в виде электропроводных дорожек, при этом топологию выполняют методом фотолитографии.

Поставленная задача решается также и тем, что маску наносят сплошным слоем, а топологию выполняют после нанесения всех слоев, включая сенсорный слой с помощью лазерного удаления материалов покрытия до поверхности стекла.

Поставленная задача решается также и тем, что перед процессом нанесения первого слоя маски проводят ионную очистку поверхности подложки.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематически изображено сенсорное дисплейное стекло с черной маской.

На фиг. 2 показан участок маски в виде печатной схемы электропроводников с нанесенным тонким сенсорным слоем (I) и с участком для подключения шлейфа управления II.

На фиг. 3 показан увеличенный участок I фиг. 2 топографии с промежутками между дорожками.

На фиг. 4 показан разрез А-А маски, состоящей из оптических диэлектрических нанослоев и электропроводного слоя, с промежутками между дорожками.

На фиг. 5 показан разрез А-А маски, состоящей из оптических диэлектрических нанослоев и электропроводного слоя, с промежутками между дорожками, заполненными диэлектрическим непрозрачным материалом.

На фиг. 6 показан увеличенный участок II фиг. 2 топографии с промежутками между дорожками, выполненными в месте подключения шлейфа. До заполнения диэлектрическим материалом эти промежутки прозрачные. После заполнения диэлектрическим материалом промежутки становятся невидимыми и не отличимыми по цвету с основной маской.

Дисплейное сенсорное стекло состоит из подложки, выполненной из химически закаленного стекла 1, защитной маски 2, выполненной в виде совокупности нанослоев 3 с заданными оптическими свойствами и высоким электрическим сопротивлением, сенсорной тонкой пленки 4 и металлических дорожек 5 для электрического подключения сенсорной пленки. Промежутки между металлическими дорожками 6 заполнены диэлектрическим материалом 7. На лицевую сторону стекла 1, противоположно расположенную маске, может быть нанесено дополнительное просветляющее и/или олеофобное покрытие (не показано). Для лучшего понимания рисунка сенсорная тонкая пленка обозначена серым цветом, хотя в реальности она невидима.

- 2 026935

Способ осуществляют следующим образом. В случае выбора технологии фотолитографии известными способами фоторезистом наносят заданный рисунок промежутков между проводниками (дорожками). Следует учесть, что промежутки 6 между дорожками 5 в настоящей технологии весьма малы (максимальная ширина 50 мкм, номинальная не более 20 мкм) следует тщательно подобрать материалы и технологию фотолитографии, обеспечивающую заданную толщину линий. Поверхность стекла перед напылением очищают известным способом, включая ионную очистку. После этого осуществляют послойное напыление диэлектрических оптических слоев, электропроводного слоя и последнего сенсорного слоя. После нанесения всех слоев известными способами удаляют фоторезист с напыленными на него слоями и образованием промежутков между дорожками. Учитывая, что общая толщина напыленных нанослоев не превышает 0,2-0,3 мкм, и отсутствия монтажа деталей, промежутки между дорожками можно сделать шириной до 50 мкм.

При выборе другой технологии изготовления дорожек можно напылять маску целиком послойно, а после напыления последнего электропроводного слоя вырезать рисунок топологии лазерным лучом до стеклянной подложки.

Затем промежутки между дорожками заполняют диэлектрическим материалом, например пастами и фоторезистами на основе органических соединений с поверхностным сопротивлением не ниже 10¹² Ом/кв.

Контакты для подключения шлейфа управления.

Все указанные слои и комплексы слоев имеют очень высокое электрическое сопротивление - более 200 МОм. Это позволяет их использовать в качестве подложки для выполнения печатного монтажа подключения сенсорного дисплея. Кроме того, совокупность нанослоев оптически непрозрачна и полностью скрывает печатный монтаж, а за счет отраженного света дает требуемый оттенок цвета.

Выполнение сенсорного стекла и маски по изобретению позволяет получить непрозрачное плотное температуростойкое покрытие с высоким коэффициентом электрического сопротивления и заранее заданным цветом в промышленных условиях. Одновременно с этим получается электромонтажная разводка контактов сенсорного покрытия. Разработана технологическая документация и разработана методика формирования комплекса нанослоев с заданными цветовыми характеристиками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент США И87969638, МПК С02Р 1/1335, С06Р 1/041, опубл. 15/10/2009.

2. Патент США И86285424, МПК С02Р 1/1335, опубл. 4/9/2001.

3. Заявка Японии ΙΡ8-179301 МПК С06Р 1/041.

4. Патент США И87969638, МПК С02В27/00; С02Р1/03, опубл. 28/06/2011.

5. Евразийская заявка 201200613, МПК С02Р 1/00, В32В 17/06 - прототип для стекла, покрытия и способа.

Claims (9)

1. Дисплейное сенсорное стекло, содержащее химически закаленное стекло (1), на котором сформирована черная или цветная светонепроницаемая маска (2), на которую нанесена сенсорная пленка (4), при этом светонепроницаемая маска (2) расположена по контуру химически закаленного стекла (1) с образованием окна для зоны индикации и выполнена в виде многослойного покрытия, отличающееся тем, что многослойное покрытие состоит из совокупности нанослоев (3), включая нанослои с заданными оптическими свойствами и высоким электрическим сопротивлением, и выполнено в виде дорожек (5) для электрического подключения сенсорной пленки (4), расположенных с промежутками (6) по всей толщине нанослоев (3) многослойного покрытия, при этом промежутки (6) заполнены диэлектрическим материалом (7), цвет которого совпадает или максимально близок к цвету многослойного покрытия.

2. Дисплейное сенсорное стекло по п.1, отличающееся тем, что на многослойное покрытие с сенсорной пленкой и на промежутки между дорожками, заполненные диэлектрическим материалом, нанесен защитный слой из диэлектрического материала.

3. Дисплейное сенсорное стекло по пп.1, 2, отличающееся тем, что на поверхность химически закаленного стекла, противоположную поверхности, на которой сформирована светонепроницаемая маска, нанесено прозрачное просветляющее и/или олеофобное покрытие.

4. Дисплейное сенсорное стекло по п.3, отличающееся тем, что прозрачное просветляющее покрытие имеет коэффициент преломления меньший, чем у химически закаленного стекла, и выбрано, например, из ряда окислов и фторидов кремния или магния.

5. Дисплейное сенсорное стекло по п.3, отличающееся тем, что прозрачное олеофобное покрытие выбрано, например, из ряда низко- и высокомолекулярных кремнийорганических и фторорганических соединений.

6. Дисплейное сенсорное стекло по пп.1-3, отличающееся тем, что промежутки между дорожками выполнены шириной не более 50 мкм.

7. Дисплейное сенсорное стекло по пп.1-3, отличающееся тем, что в качестве диэлектрического материала использована паста или фоторезист на основе органических соединений с поверхностным сопро- 3 026935 тивлением не ниже 10¹² Ом/кв.

8. Дисплейное сенсорное стекло по пп.1-3, отличающееся тем, что электропроводный слой многослойного покрытия выполнен из металла или сплава.

9. Дисплейное сенсорное стекло по пп.1-3, отличающееся тем, что степень совпадения цвета диэлектрического материала и цвета многослойного покрытия выбрана в зависимости от ширины промежутка.