專利名稱:消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置制造方法
【專利摘要】一種消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置，包括第一濺射單元，其使用第一工作氣體對(duì)靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在基片上；及第二濺射單元，其使用第二工作氣體對(duì)所述靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在所述基片上。本實(shí)用新型采用磁控濺射法在不換靶的情況下，僅通過改變通入的氣體就可以實(shí)現(xiàn)折射率匹配層的制備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方便，成本低，可以有效消除刻蝕陰影，有利于企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及本實(shí)用新型涉及觸摸屏制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及采用減反膜系涉及來消除ITO刻蝕陰影的電容式觸摸屏中消影玻璃制備技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]透明導(dǎo)電膜電極(一般為ΙΤ0)為電容式觸摸屏的主要部件，該電極位于顯示區(qū)域，由ITO膜刻蝕而成。由于導(dǎo)電膜的折射率與觸摸屏基板的折射率不同，如ITO膜折射率η 一般為1.9-2.0 (550nm附近)，玻璃基板的折射率約為1.5 (550nm附近)，導(dǎo)致顯示區(qū)內(nèi)電極與電極縫隙之間的反射與透射率有較大區(qū)別，使電極與縫隙清晰可見，影響顯示效果和外觀，特別是在手機(jī)、平板電腦、筆記本等電子產(chǎn)品上，電極與縫隙的清晰可見會(huì)嚴(yán)重影響視覺效果，降低顯示器品質(zhì)。而且觸摸屏尺寸越大，ITO電極膜層厚度和電極寬度越大，以上電極與縫隙的視覺差距越明顯；而且在光線比較明亮的環(huán)境中特別是背后有窗戶、燈光的環(huán)境中，屏幕會(huì)由于ITO電極的反射光太強(qiáng)而無法看清。
[0003]目前國內(nèi)觸摸屏制造廠商提供的消影ITO觸摸屏，多是采用減少縫隙的方法來降低電極與縫隙之間的視覺差距，這種消影方法受光刻設(shè)備的限制一般適用于小尺寸的觸摸屏，對(duì)于20英寸以上屏幕的觸摸屏如采用微小縫隙的方法，設(shè)備投資與制造成本高、產(chǎn)品合格率低，而且這種方法消影的同時(shí)，會(huì)大幅度降低觸摸屏透過率。
[0004]另外，通過在ITO電極和玻璃背板之間添加減反膜系，即折射率匹配層(頂層)，使得該匹配層在可見光區(qū)的反射率與鍍制ITO膜后的反射率接近，到達(dá)消影目的。普發(fā)玻璃(深圳)有限公司、浙江大明玻璃有限公司、深圳市新濟(jì)達(dá)光電科技有限公司、合肥樂凱科技產(chǎn)業(yè)有限公司等擁有相關(guān)專利技術(shù)，折射率匹配層大多采用高低折射率搭配的兩層或多層膜系來實(shí)現(xiàn)，高折射率膜層材料選擇與ITO折射率相近的材料，如Ti02、Nb205、Ta205等，低折射率材料選擇與玻璃背板折射率接近的材料，如Si02、Al203等。實(shí)際生產(chǎn)過程中，尤其是采用磁控濺射法生產(chǎn)的，需要不同種類的靶來沉積相應(yīng)的膜層，因此需要更多的陰極，生產(chǎn)成本高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)折射率匹配層在實(shí)際生產(chǎn)過程中存在的上述缺陷，本實(shí)用新型旨在設(shè)計(jì)制備出一種僅需一種靶，一個(gè)陰極就能實(shí)現(xiàn)高低折射率搭配的折射率匹配層。
[0006]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的提供了一種消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置，包括第一濺射單元，其使用第一工作氣體對(duì)靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在基片上；及第二濺射單元，其使用第二工作氣體對(duì)所述靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在所述基片上。
[0007]一些實(shí)施例中，所述第一工作氣體為氮?dú)?，所述第二工作氣體為氧氣。
[0008]一些實(shí)施例中，所述第一工作氣體為氮?dú)夂蜌鍤?，所述第二工作氣體為氧氣和氬氣。
[0009]—些實(shí)施例中，所述革巴材為娃。
[0010]一些實(shí)施例中，所述第一派射單元以IS氣流量20-30sccm,氮?dú)饬髁?-12sccm,工作壓強(qiáng)0.4-0.8Pa，濺射功率密度為5-7W/cm2在所述基片上沉積SiN J莫層。
[0011]一些實(shí)施例中，所述第二派射單元中以IS氣流量20-30sccm,氧氣流量3_8sccm,工作壓強(qiáng)0.4-0.8Pa，濺射功率密度為5-7W/cm2’在所述基片上沉積S12膜層。
[0012]一些實(shí)施例中，所述第一濺射單元沉積出的SiNJ莫層，膜層厚度5_15nm，折射率在光波 550nm 處為 2.1-2.3。
[0013]一些實(shí)施例中，所述第二濺射單元沉積出S12膜層，膜層厚度30_80nm，折射率在光波 550nm 處為 1.4-1.5。
[0014]一些實(shí)施例中，所述第一濺射單元和第二濺射單元分別使用氬氣進(jìn)行預(yù)濺射，以去除所述靶材表面的雜質(zhì)。
[0015]一些實(shí)施例中，所述第一濺射單元和所述第二濺射單元利用射頻或中頻磁控濺射法進(jìn)行濺射。
[0016]本實(shí)用新型采用磁控濺射法在不換靶的情況下，僅通過改變通入的氣體就可以實(shí)現(xiàn)折射率匹配層的制備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方便，成本低，可以有效消除刻蝕陰影，有利于企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0017]以下結(jié)合附圖，通過示例說明本實(shí)用新型主旨的描述，以清楚本實(shí)用新型的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。

【附圖說明】

[0018]結(jié)合附圖，通過下文的詳細(xì)說明，可更清楚地理解本實(shí)用新型的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置的方塊圖；
[0020]圖2示出了 SiNx薄膜光學(xué)常數(shù)(360_800nm)；
[0021]圖3示出了 Si02薄膜光學(xué)常數(shù)(360-800nm)；
[0022]圖4示出了 ITO薄膜光學(xué)常數(shù)(360_800nm)；
[0023]圖5示出了 100-120 Ω方阻消影玻璃刻蝕前后的反射光譜；及
[0024]圖6示出了 80-100 Ω方阻消影玻璃刻蝕前后的反射光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0025]參見本實(shí)用新型具體實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。然而，本實(shí)用新型可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本實(shí)用新型的范圍。
[0026]現(xiàn)參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置。
[0027]氮化硅具有良好的光學(xué)性能，折射率比較高，符合化學(xué)計(jì)量比的氮化硅折射率在2.2附近，且折射率受薄膜成分結(jié)構(gòu)的影響。常見的制備方法包括APCVD、PECVD, PVD等。在磁控濺射法制備過程中，可以通過氬氮的比例來調(diào)控氮化硅薄膜的折射率。因此可以采用氮化硅最為高折射率材料，與常用的低折射率氧化硅材料相搭配作為IM層，通過濺射Si靶，改變充入的氣體種類即可制備頂層。
[0028]本實(shí)用新型以低鐵玻璃作為基片的例子進(jìn)行描述，并且以硅作為靶材的例子，進(jìn)行描述。然而，應(yīng)理解，本實(shí)用新型不限于此，而是可使用任何合適的基片和靶材。
[0029]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的沉積裝置包括第一濺射單元，其使用第一工作氣體對(duì)靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在基片上；及第二濺射單元，其使用第二工作氣體對(duì)所述靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在所述基片上。
[0030]利用所述沉積裝置的第一濺射單元，進(jìn)行第一次預(yù)濺射。將低鐵玻璃基片放在磁控濺射設(shè)備的基片架上，后將純度4-5N的Si靶安裝好后，靶基距7-9cm，抽本底真空至8.0X 10_4Pa以上，充入高純氬氣(Ar)，預(yù)濺射1min以上，清除Si靶表面氧化物及其他雜質(zhì)。
[0031]在進(jìn)行第一次預(yù)濺射之前，可對(duì)玻璃基片進(jìn)行清洗。將低鐵玻璃在丙酮和酒精中各超聲清洗15min后,用去離子水超聲1min,最后氮?dú)獯蹈伞?br> [0032]利用所述沉積裝置的第一濺射單元，以第一工作氣體對(duì)基片進(jìn)行濺射。預(yù)濺射之后，充入高純氮?dú)?N)，氬氣流量20-30sccm，氮?dú)饬髁?_12sccm，工作壓強(qiáng)0.4-0.8Pa，濺射功率密度為5-7W/cm2，打開擋板在玻璃基片上沉積氮化硅(SiNx)薄膜層，膜厚控制在5-15nm，折射率在波長(zhǎng)為550nm處為2.1-2.3，完成氮化硅(SiNx)薄膜的制備。本實(shí)施例中，以氮?dú)夂蜌鍤庾鳛榈谝还ぷ鳉怏w。然而，本實(shí)用新型不限于于此，可以氮?dú)庾鳛榈谝还ぷ鳉怏w，或者以其他任何合適的氣體或氣體組合作為第一工作氣體。
[0033]利用所述沉積裝置的第二濺射單元對(duì)基片進(jìn)行第二次預(yù)濺射。完成氮化硅(SiNx)薄膜層制備后，關(guān)閉擋板，停止濺射，關(guān)閉氬氣和氮?dú)庠?，再次抽真空，使本底真空重新恢?fù)8.0X 10_4Pa以上，抽掉多余的N2。充入高純氬氣，調(diào)節(jié)工作壓強(qiáng)，再次預(yù)濺射Si靶5min以上，清除Si靶表面氮化物。
[0034]利用所述沉積裝置的第二濺射單元，以第二工作氣體對(duì)基片進(jìn)行濺射。預(yù)濺射之后，充入高純氧氣，氬氣流量20-30sccm，氧氣流量3-8sccm，工作壓強(qiáng)0.4-0.8Pa，濺射功率密度為5-7W/cm2，打開擋板，繼續(xù)在玻璃基片上沉積二氧化硅(S12)薄膜層，膜厚控制在30-80nm，折射率在波長(zhǎng)為550nm處為1.4-1.5，至此，完成消影玻璃中的折射率匹配層(頂層)的連續(xù)沉積。本實(shí)施例中，以氧氣和氬氣作為第二工作氣體。然而，本實(shí)用新型不限于于此，可以氧氣作為第二工作氣體，或者以其他任何合適的氣體或氣體組合作為第二工作氣體，只要其不同于第一工作氣體。
[0035]現(xiàn)參考圖2?6詳細(xì)說明利用根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的沉積裝置進(jìn)行沉積的實(shí)例。
[0036]實(shí)施例1:
[0037]采用射頻磁控濺射設(shè)備，將清洗好的低鐵玻璃基片放在磁控濺射設(shè)備的基片架上，后將純度5N的Si靶安裝好后，靶基距7cm，抽本底真空至7.0X 10_4Pa，充入高純Ar氣，預(yù)濺射lOmin，清除Si靶表面氧化物及其他雜質(zhì)。預(yù)濺射之后，充入高純氮?dú)?，氬氣流?0sccm,氮?dú)饬髁縧Osccm，工作壓強(qiáng)0.5Pa，濺射功率密度為6W/cm2，打開擋板在玻璃基片上沉積氮化硅(SiNx)薄膜層，沉積膜厚7nm，完成氮化硅(SiNx)薄膜的制備。
[0038]將制得的氮化硅(SiNx)薄膜采用橢圓偏振測(cè)量法結(jié)合Drude模型、洛倫茲振子模型(Lorentz oscillator)等擬合得到其360_800nm波段光學(xué)常數(shù),如圖2所示,波長(zhǎng)550nm處薄膜折射率為2.20。
[0039]完成氮化硅(SiNx)薄膜層制備后，關(guān)閉擋板，停止濺射，停止通氣，再次抽真空，使本底真空重新恢復(fù)7.0 X 10_4Pa，抽掉多余的N2,充入高純Ar氣，調(diào)節(jié)工作壓強(qiáng)，再次預(yù)濺射Si IE 5min,清除Si祀表面氮化物。預(yù)派射之后，充入高純氧氣，IS氣流量30sccm,氧氣流量4SCCm，工作壓強(qiáng)0.5Pa，濺射功率密度為6W/cm2，打開擋板，繼續(xù)在玻璃基片上沉積二氧化硅(S12)薄膜層，膜厚65nm，完成消影玻璃中的折射率匹配層(頂層)的連續(xù)沉積。
[0040]圖3是以上工藝參數(shù)下制備的二氧化硅(S12)薄膜擬合到的360_800nm波段光學(xué)常數(shù)，波長(zhǎng)550nm處薄膜折射率為1.46。
[0041]將該案例下制備的折射率匹配層(頂層)上后續(xù)沉積18nm厚ITO薄膜，方阻100-120 Ω，制得消影玻璃，ITO膜在360-800nm波段光學(xué)常數(shù)如圖4所示，550nm處折射率為 1.92。
[0042]將制得的消影玻璃在刻蝕前后分別進(jìn)行光學(xué)性能表征，采用紫外-可見光分度計(jì)測(cè)量其在可見光范圍內(nèi)的反射率，比較結(jié)果如圖5所示?？涛g前后平均反射率分別為
5.29%和4.98%，相差0.31%，小于0.5%，符合消影玻璃的要求。
[0043]實(shí)施例2:
[0044]采用射頻磁控濺射設(shè)備，將清洗好的低鐵玻璃基片放在磁控濺射設(shè)備的基片架上，后將純度5N的Si靶安裝好后，靶基距7cm，抽本底真空至7.0X 10_4Pa，充入高純Ar氣，預(yù)濺射lOmin，清除Si靶表面氧化物及其他雜質(zhì)。預(yù)濺射之后，充入高純氮?dú)?，氬氣流?0sccm,氮?dú)饬髁縧Osccm，工作壓強(qiáng)0.5Pa，濺射功率密度為6W/cm2，打開擋板在玻璃基片上沉積氮化硅(SiNx)薄膜層，沉積膜厚12nm，完成氮化硅(SiNx)薄膜的制備。
[0045]將制得的氮化硅(SiNx)薄膜采用橢圓偏振測(cè)量法結(jié)合Drude模型、洛倫茲振子模型(Lorentz oscillator)等擬合得到其360_800nm波段光學(xué)常數(shù),如圖2所示,波長(zhǎng)550nm處薄膜折射率為2.20。
[0046]完成氮化硅(SiNx)薄膜層制備后，關(guān)閉擋板，停止濺射，停止通氣，再次抽真空，使本底真空重新恢復(fù)7.0 X 10_4Pa，抽掉多余的N2,充入高純Ar氣，調(diào)節(jié)工作壓強(qiáng)，再次預(yù)濺射Si IE 5min,清除Si祀表面氮化物。預(yù)派射之后，充入高純氧氣，IS氣流量30sccm,氧氣流量4SCCm，工作壓強(qiáng)0.5Pa，濺射功率密度為6W/cm2，打開擋板，繼續(xù)在玻璃基片上沉積二氧化硅(S12)薄膜層，膜厚70nm，完成消影玻璃中的折射率匹配層(頂層)的連續(xù)沉積。
[0047]圖3是以上工藝參數(shù)下制備的二氧化硅(S12)薄膜擬合到的360_800nm波段光學(xué)常數(shù)，波長(zhǎng)550nm處薄膜折射率為1.46。
[0048]將該案例下制備的折射率匹配層(頂層)上后續(xù)沉積24nm厚ITO薄膜，方阻80-100 Ω，制得消影玻璃，ITO膜在360-800nm波段光學(xué)常數(shù)如圖4所示，550nm處折射率為1.92。
[0049]將制得的消影玻璃在刻蝕前后分別進(jìn)行光學(xué)性能表征，采用紫外-可見光分度計(jì)測(cè)量其在可見光范圍內(nèi)的反射率，比較結(jié)果如圖6所示?？涛g前后平均反射率分別為
6.05%和5.72%，相差0.33%，小于0.5%，符合消影玻璃的要求。
[0050]所述的采用磁控濺射法連續(xù)沉積的折射率匹配層(頂層)適用于消影玻璃中，在后續(xù)沉積ITO透明導(dǎo)電膜后，使得刻蝕ITO膜后與未刻蝕ITO膜之前的反射率接近，達(dá)到消除刻蝕陰影的目的。
[0051]本實(shí)用新型采用磁控濺射法在不換靶的情況下，僅通過改變通入的氣體就可以實(shí)現(xiàn)折射率匹配層的制備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方便，成本低，可以有效消除刻蝕陰影，有利于企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0052]以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思做出諸多修改和變化。凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種消影玻璃中折射率匹配層的連續(xù)沉積裝置，其特征在于，包括: -第一濺射單元，其使用第一工作氣體對(duì)靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在基片上；及 -第二濺射單元，其使用第二工作氣體對(duì)所述靶材進(jìn)行濺射，以使得所述靶材材料的原子沉積在所述基片上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積裝置，其特征在于，所述第一工作氣體為氮?dú)?，所述第二工作氣體為氧氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積裝置，其特征在于，所述第一工作氣體為氮?dú)夂蜌鍤猓龅诙ぷ鳉怏w為氧氣和氬氣。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沉積裝置，其特征在于，所述靶材為硅。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉積裝置，其特征在于，所述第一濺射單元以氬氣流量20-30sccm,氮?dú)饬髁?_12sccm，工作壓強(qiáng)0.4-0.8Pa，濺射功率密度為5_7W/cm2在所述基片上沉積SiNJ莫層。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉積裝置，其特征在于，所述第二濺射單元中以氬氣流量20-30sccm,氧氣流量3_8sccm，工作壓強(qiáng)0.4-0.8Pa，濺射功率密度為5_7W/cm2’在所述基片上沉積S12膜層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沉積裝置，其特征在于，所述第一濺射單元沉積出的SiN層，膜層厚度5-15nm，折射率在光波550nm處為2.1-2.3。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沉積裝置，其特征在于，所述第二濺射單元沉積出S12膜層，膜層厚度30-80nm，折射率在光波550nm處為1.4-1.5。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積裝置，其特征在于，所述第一濺射單元和第二濺射單元分別使用氬氣進(jìn)行預(yù)濺射，以去除所述靶材表面的雜質(zhì)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積裝置，其特征在于，所述第一濺射單元和所述第二濺射單元利用射頻或中頻磁控濺射法進(jìn)行濺射。
【文檔編號(hào)】C23C14-06GK204281848SQ201420450121
【發(fā)明者】徐根保, 王蕓, 張寬翔, 曹欣, 姚婷婷, 楊勇, 金克武, 蔣繼文 [申請(qǐng)人]中國建材國際工程集團(tuán)有限公司, 蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院