本發(fā)明涉及一種觸控面板及其應(yīng)用，且特別是涉及一種具有多層結(jié)構(gòu)的觸控電極的觸控面板及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

薄膜導(dǎo)電結(jié)構(gòu)同時(shí)具有導(dǎo)電性與透光性，可運(yùn)用來作為觸控面板的感應(yīng)層(Touch sensor layer)?，F(xiàn)有的觸控面板感應(yīng)層一般通過沉積制作工藝，例如物理氣相沉積(PVD)，將金屬材料，例如鋁、銅或其他合適的金屬或上述合金材料，沉積在基材上，再通過圖案化來形成金屬薄膜電極。

然而，由于金屬材料會反射入射光線，容易讓使用者查覺感應(yīng)層的存在，影響顯示熒幕的顯示品質(zhì)。因此，目前業(yè)界提出一種經(jīng)由光學(xué)設(shè)計(jì)的多層膜結(jié)構(gòu)，在真空室中進(jìn)行金屬濺鍍(sputtering)制作工藝，以含有氮?dú)?N₂)的等離子體轟擊金屬靶材，用于在金屬薄膜電極上覆蓋具有導(dǎo)電性與透光性的金屬氮化物薄膜，例如氮化鋁薄膜，并在金屬氮化物薄膜上覆蓋金屬氧化物層用來作為抗反射層，以降低金屬薄膜電極的表面高反射率。

然而，用來形成金屬氮化物薄膜的靶材，容易在濺鍍過程中與氮?dú)夥磻?yīng)而在靶材表面累積氮化物，造成后續(xù)所形成的金屬氮化物薄膜的片電阻隨著制作工藝中產(chǎn)品批次數(shù)量的增加而不斷上升，導(dǎo)致金屬氮化物薄膜的透明度增加，降低了抗反射層的抗反射效果，嚴(yán)重影響顯示熒幕的顯示品質(zhì)。

因此，仍有需要提供一種先進(jìn)的薄膜導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用和制作方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個方面是有關(guān)于一種觸控面板，此觸控面板包括第一基材和觸控電極。其中，觸控電極包括第一金屬導(dǎo)電層、第二金屬導(dǎo)電層、金屬氮化物層以及金屬氧化物層。第一金屬導(dǎo)電層位于第一基材上。第二金屬導(dǎo)電位于該第一金屬導(dǎo)電層上，包含第一金屬元素。金屬氮化物層位于該第二金 屬導(dǎo)電層上，包含第一金屬元素。金屬氧化物層位于金屬氮化物層上。

本發(fā)明的另一個方面是有關(guān)于一種觸控顯示裝置，此顯示裝置包括第一基材、第二基材、顯示介質(zhì)和觸控電極。其中，顯示介質(zhì)位于第一基材與第二基材之間。觸控電極包括第一金屬導(dǎo)電層、第二金屬導(dǎo)電層、金屬氮化物層以及金屬氧化物層。第一金屬導(dǎo)電層位于第一基材上。第二金屬導(dǎo)電層位于該第一金屬導(dǎo)電層上，包含第一金屬元素。金屬氮化物層位于該第二金屬導(dǎo)電層上，包含第一金屬元素。金屬氧化物層位于金屬氮化物層上。

根據(jù)上述，本發(fā)明的實(shí)施例是提供一種觸控面板和應(yīng)用此觸控面板所制作的觸控顯示裝置。其中采用沉積的方式，在顯示裝置的觸控電極的金屬電極層(第一金屬導(dǎo)電層)上形成金屬氮化物層以及與金屬氮化物層接觸的金屬氧化物層，使金屬氧化物層的折射率實(shí)質(zhì)小于金屬氮化物層的折射率，用來作為顯示裝置的抗反射層來減少外界入射光的反射。并在制作工藝中通過調(diào)控反應(yīng)氣體氣氛的氮?dú)夂?，以不含氮?dú)鈿夥盏臑R鍍制作工藝，在第一金屬導(dǎo)電層和金屬氮化物層之間，形成第二金屬導(dǎo)電層，使其含有與金屬氮化物層相同的金屬元素，但氮原子含量遠(yuǎn)低于金屬氮化物層。

由于，形成第二金屬導(dǎo)電層的濺鍍制作工藝可以清除并防止靶材表面的氮原子累積，可由此改善金屬氮化物層中的氮原子含量因?yàn)檫B續(xù)的批次濺鍍制作工藝而過度升高，導(dǎo)致金屬氮化物層片電阻上升，影響到其透明度，進(jìn)而使觸控面板抗反射效果降低的問題，增進(jìn)顯示裝置的顯示品質(zhì)。

附圖說明

圖1A至圖1E為本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示的一系列用來形成觸控電極的制作工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明的另一實(shí)施例所繪示用來形成觸控電極的部分制作工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3A為量測批次制作工藝中所提供的金屬氮化物層的片電阻的變化曲線圖；

圖3B為量測批次制作工藝中安插空片所提供的金屬氮化物層的片電阻的變化曲線圖；

圖4為應(yīng)用圖1E的觸控電極所建構(gòu)的顯示裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖。

符號說明

10：顯示裝置 11：顯示介質(zhì)

12：觸控面板 13：背光模塊

100：觸控電極 101：基材

101a：基材的下表面 101b：基材的上表面

102：第一金屬導(dǎo)電層 103：第二金屬導(dǎo)電層

103a：第二金屬導(dǎo)電層的第一表面

103b：第二金屬導(dǎo)電層的第二表面

104：等離子體 105：金屬靶材

106：金屬氮化物層

106a：金屬氮化物層的第三表面

106b：金屬氮化物層的第四表面

107：等離子體 108：金屬氧化物層

111：彩色濾光層 112：液晶層

113：薄膜晶體管 114：底部偏光片

115：頂部偏光片 116：玻璃保護(hù)基板

200：觸控電極 L：光線

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是提供一種應(yīng)用于顯示裝置中的薄膜導(dǎo)電結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用與制作方法，可以減少外界入射光的反射，以達(dá)到改善顯示裝置的顯示品質(zhì)的效果。為了對本發(fā)明的上述實(shí)施例及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉數(shù)個優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附的附圖作詳細(xì)說明。

但必須注意的是，這些特定的實(shí)施案例與方法，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明仍可采用其他特征、元件、方法及參數(shù)來加以實(shí)施。優(yōu)選實(shí)施例的提出，僅用以例示本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要求。該技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，將可根據(jù)以下說明書的描述，在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，作均等的修飾與變化。在不同實(shí)施例與附圖之中，相同的元件，將以相同的元件符號加以表示。

請參照圖1A至圖1E，圖1A至圖1E是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪示的一系列用來形成觸控電極100的制作工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。其中形成觸控電極100的方法包含下述步驟：首先提供一個基材101(如圖1A所繪示)。在 本發(fā)明的一實(shí)施例之中，基材101可以是顯示面板中用來形成彩色濾光層的透光基板。例如在顯示面板中，彩色濾光層形成于透光基板(基材101)靠近液晶層的下表面101a上；而本實(shí)施例所提供的觸控電極100，則形成于透光基板(基材101)遠(yuǎn)離液晶層的上表面101b上(為了方便描述起見，顯示面板的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將于以下段落加以詳述)。

接著，在基材101的上表面101b上形成第一金屬導(dǎo)電層102(如圖1B所繪示)。在本發(fā)明的一實(shí)施例之中，第一金屬導(dǎo)電層102可以是通過沉積制作工藝，例如濺鍍、物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition，PVD)、化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，CVD)，或其他可行的方法，在基材101的上表面101b上所形成的導(dǎo)電薄膜。其中第一金屬導(dǎo)電層102的材質(zhì)至少包括一種金屬材料，而此金屬材料可以選自于金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎢(W)、銦(In)、鋅(Zn)、鋁(Al)、釹(Nd)、銅(Cu)以及上述的任意組合所組成的一族群。第一金屬導(dǎo)電層102的厚度實(shí)質(zhì)介于(angstrom)至之間。在本實(shí)施例之中，第一金屬導(dǎo)電層102優(yōu)選可以是厚度約為的釹鋁合金層。

之后，在第一金屬導(dǎo)電層102上方形成第二金屬導(dǎo)電層103，并且使第二金屬導(dǎo)電層103具有第一表面103a和相對于第一表面103a的第二表面103b，使第一表面103a鄰接第一金屬導(dǎo)電層102(如圖1C所繪示)其中，第二金屬導(dǎo)電層103含有第一金屬元素，例如鋁。在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中，形成第二金屬導(dǎo)電層103的方法包括濺鍍制作工藝，在無氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛中，以高能量的氬氣或其他惰性氣體所形成的等離子體104，來轟擊金屬靶材105，用于在第一金屬導(dǎo)電層102上方形成第二金屬導(dǎo)電層103。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中，金屬靶材105優(yōu)選可以是鋁合金(Al-X)，該鋁合金還包含選自由釹(Nd)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鎢(W)、銦(In)、鋅(Zn)以及上述的任意組合所組成的一族群。例如，在本實(shí)施例之中，金屬靶材105包括一鋁銅合金。所形成的第二金屬導(dǎo)電層103，可以是一種鋁銅(Al-Cu)合金層。其厚度實(shí)質(zhì)介于至之間，優(yōu)選約為在本實(shí)施例中，第二金屬導(dǎo)電層103的第一表面103a和第一金屬導(dǎo)電層102接觸。但在其他實(shí)施例之中，第二金屬導(dǎo)電層103的第一表面103a和第一金屬導(dǎo)電層102之間可另外包括其他透明的導(dǎo)電層(未繪示)。第一金屬導(dǎo)電層102與第二金屬導(dǎo)電層103的總厚度實(shí)質(zhì)介于至之間。

然后，利用同一個金屬靶材105，在第二金屬導(dǎo)電層103的第二表面103b上形成金屬氮化物層106，且使金屬氮化物層106與第二金屬導(dǎo)電層103的第二表面103b接觸(如圖1D所繪示)。其中，金屬氮化物層106包含第一金屬元素，例如鋁。在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中，形成金屬氮化物層106的方法包括濺鍍制作工藝，在含氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛中，以高能量的氬氣或其他惰性氣體所形成的等離子體107，來轟擊金屬靶材105，用于在第二金屬導(dǎo)電層103的第二表面103b上方形成一鋁合金氮化物(Al-X-N)層。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中，所形成的鋁合金氮化物層(金屬氮化物層106)，可以包括鋁銅合金氮化物(Al-Cu-N)。金屬氮化物層106的厚度實(shí)質(zhì)介于至之間，優(yōu)選約為在本實(shí)施例之中，金屬氮化物層106具有一第三表面106a以及相對于第三表面106a的第四表面106b。金屬氮化物層106的第三表面106a與第二金屬導(dǎo)電層103的第二表面103b接觸。但在其他實(shí)施例之中，金屬氮化物層106的第三表面106a與第二金屬導(dǎo)電層103的第二表面103b之間，也可以包含其他不含氮的透明導(dǎo)電層。

用來形成金屬氮化物層106的制作工藝中會使用氮?dú)鈦磉M(jìn)行濺鍍，所以有少量的氮原子累積于金屬靶材105的表面上。因此，在批次制作工藝中，也就是連續(xù)交替濺鍍第二金屬導(dǎo)電層、金屬氮化物層的制作工藝中，即使在無氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛中濺鍍第二金屬導(dǎo)電層，仍會有少量累積于金屬靶材105的表面上的氮原子被轟擊出，而使得第二金屬導(dǎo)電層103在靠近第一表面103a的區(qū)域包含濃度極低的氮原子。在本實(shí)施例之中，第二金屬導(dǎo)電層103中的氮原子的原子百分比濃度實(shí)質(zhì)介于0～1at％(atomic percent)之間。

接著，在金屬氮化物層106的第四表面106b上形成包含第二金屬元素的金屬氧化物層108，第二金屬元素例如包含鋅、銦、鎵、錫或其他合適的金屬元素或其任意組合，使其與金屬氮化物層106的第四表面106b接觸，并且使金屬氧化物層108的折射率實(shí)質(zhì)小于金屬氮化物層106的折射率，完成觸控電極100的制備(如圖1E所繪示)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中，形成金屬氧化物層108的方式可包含，例如濺鍍、物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法或其他可行的方法。金屬氧化物層108的厚度實(shí)質(zhì)介于至之間。構(gòu)成金屬氧化物層108的材質(zhì)可以包括銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZO)，也可以包括銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)，亦或同時(shí)包括銦錫氧化物和銦鋅氧化物。在本實(shí) 施例之中，金屬氧化物層108優(yōu)選是厚度約為的銦鋅氧化物層。

請參照圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所繪示用來形成薄膜導(dǎo)電結(jié)構(gòu)200的部分制作工藝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。其中制作薄膜導(dǎo)電結(jié)構(gòu)200的制作工藝與觸控電極100的制作工藝大致相似，差別僅在于薄膜導(dǎo)電結(jié)構(gòu)200省略了第一金屬導(dǎo)電層102的形成步驟(如圖1B所繪示)，而直接在基材101的上表面101b上形成厚度較厚的第二金屬導(dǎo)電層203(如圖2所繪示)來取代第一金屬導(dǎo)電層102。由于后續(xù)其他制作工藝都與觸控電極結(jié)構(gòu)100的制作工藝相同，故而不在此贅述。

在本實(shí)施例之中，觸控電極200的結(jié)構(gòu)也大致與圖1E所繪示的觸控電極100的結(jié)構(gòu)相同。差別僅在于，圖1E所繪示的觸控電極100包含第一金屬導(dǎo)電層102的四層結(jié)構(gòu)，而圖2所繪示的觸控電極200省略第一金屬導(dǎo)電層102的三層結(jié)構(gòu)。其中，第二金屬導(dǎo)電層203的厚度實(shí)質(zhì)介于至之間，優(yōu)選厚度約為相類似的，由于用來形成金屬氮化物層106的制作工藝步驟中會使用氮?dú)鈦磉M(jìn)行濺鍍。因此，在批次制作工藝中，也就是連續(xù)交替濺鍍第二金屬導(dǎo)電層、金屬氮化物層的制作工藝中，即使在無氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛中濺鍍第二金屬導(dǎo)電層，仍會有少量累積于金屬靶材105的表面上的氮原子被轟擊出，而使得第二金屬導(dǎo)電層203在靠近基材101上表面101b的區(qū)域包含濃度極低的氮原子。在本實(shí)施例之中，第二金屬導(dǎo)電層203中的氮原子的原子百分比濃度實(shí)質(zhì)介于0～1at％之間。

根據(jù)前述，由于第二金屬導(dǎo)電層103或203是通過無氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛的濺鍍制作工藝所形成，因此于濺鍍金屬氮化物層106時(shí)所累積于金屬靶材105上的氮原子可被轟擊出，能夠避免連續(xù)的濺鍍制作工藝中氮原子持續(xù)累積于金屬靶材105之中，進(jìn)而造成后續(xù)所形成的金屬氮化物層106具有過高的氮原子含量，導(dǎo)致金屬氮化物層106片電阻和透明度上升，影響金屬氮化物層106與金屬氧化物層108的抗反射效果。

請參照圖3A和圖3B，圖3A是繪示量測批次制作工藝中所提供的金屬氮化物層的片電阻的變化曲線圖。圖3B是繪示量測批次制作工藝中安插空片所提供的金屬氮化物層的片電阻的變化曲線圖，其中，安插空片的制作工藝為，在連續(xù)兩個含氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛中濺鍍金屬氮化物層的制作工藝中間，安插入一個以同一金屬靶材在無氮?dú)獾姆磻?yīng)氣氛中在空白基材上濺鍍一犧牲金屬層的制作工藝。在圖3A中，每個點(diǎn)代表一次制作工藝中，金屬氮化 物層在某一氮?dú)夥謮合碌钠娮柚?。而?shù)個相鄰的點(diǎn)即代表由數(shù)個連續(xù)的濺鍍制作工藝所組成一個批次制作工藝，將該些點(diǎn)連成一線即可看出在一個批次制作工藝中的片電阻的變化曲線。在圖3A中，標(biāo)注有菱形、正方形和三角形的曲線分別代表不同批次制作工藝中比較例所提供的金屬氮化物層的片電阻的變化曲線。在圖3B中，標(biāo)注有菱形、正方形和三角形的曲線分別代表犧牲金屬層的厚度分別為與時(shí)，金屬氮化物層在不同批次制作工藝中片電阻的變化曲線。

其中橫軸為在形成金屬氮化物層的濺鍍制作工藝中的氮?dú)夥謮?partial pressure of N₂)，縱軸為量測金屬氮化物層所得的片電阻(ohm/sq)。由圖3A可看出：隨著批次制作工藝中經(jīng)過多次連續(xù)的濺鍍制作工藝，所量測到的金屬氮化物層的片電阻有逐漸上升的趨勢。片電阻可從400ohm/sq陡升至800ohm/sq甚至高達(dá)1200ohm/sq。反觀圖3B，由于在連續(xù)的濺鍍制作工藝中安插空片，此方法提供的金屬氮化物層的片電阻，并不會隨著批次制作工藝中經(jīng)過多次連續(xù)的濺鍍制作工藝而上升，而是穩(wěn)定的維持在400ohm/sq左右。顯見，金屬靶材在連續(xù)的濺鍍過程中，累積在金屬靶材表面上的氮原子會在安插空片的制作工藝中被轟擊出，所以金屬氮化物層的片電阻并未隨著批次制作工藝中經(jīng)過多次連續(xù)的濺鍍制作工藝而上升。

圖3A與圖3B所代表的意義在于，本發(fā)明所提供的實(shí)施例中的第二金屬導(dǎo)電層103、203的一部分作用如前述所提的犧牲金屬層。因?yàn)樵跒R鍍第二金屬導(dǎo)電層103、203的過程中，可將累積在金屬靶材105表面上的氮原子轟擊出，避免氮原子持續(xù)累積于金屬靶材105的表面，造成金屬氮化物層106的片電阻上升以及透明度的改變。

后續(xù)，可通過一系列的后段制作工藝(downstream process)，例如圖案化、布線、組裝、貼合等制作工藝，以形成包含有觸控電極100(或200)的觸控面板12，并與背光模塊13和顯示面板11結(jié)合，形成具有觸控功能的顯示裝置10。在本發(fā)明的一些實(shí)施例之中，觸控面板12可以是一種電容式觸控面板。其中，觸控電極100可以被圖案化而形成多個電容式觸控面板12的觸控電極。

例如請參照圖4，圖4是繪示應(yīng)用圖1E的觸控電極100所建構(gòu)的顯示裝置10的結(jié)構(gòu)剖視圖。在本實(shí)施例中，顯示裝置10分別具有背光模塊13、顯示面板11和保護(hù)基板116。背光模塊13鄰接于顯示面板11；而保護(hù)基板 116設(shè)置于顯示面板11相對于背光模塊13的一側(cè)。

詳言之，顯示面板11至少包括：基材101、彩色濾光層111、顯示介質(zhì)(例如液晶層112)、薄膜晶體管(Thin-Film Transistor，TFT)基板113、底部偏光片114以及頂部偏光片115。背光模塊13鄰接于顯示面板11的底部偏光片114；觸控電極100位于彩色濾光層111與頂部偏光片115之間。

由外部入射的光線L，穿過保護(hù)基板(cover glass)116、頂部偏光片115到達(dá)觸控電極100后，會被第一金屬導(dǎo)電層102和第二金屬導(dǎo)電層103反射。由于，金屬氧化物層108的折射率小于金屬氮化物層106的折射率，可用以遮蔽被第一金屬導(dǎo)電層102和第二金屬導(dǎo)電層103所反射的光線L，使觸控電極100成為黑金屬(Black metal)，故而不易讓使用者查覺觸控電極100的存在，可達(dá)到增進(jìn)顯示品質(zhì)的目的。

根據(jù)上述，本發(fā)明的實(shí)施例是提供一種觸控面板結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用此觸控面板所制作的顯示裝置。其中采用沉積的方式，在顯示裝置的觸控面板的金屬電極層(第一金屬導(dǎo)電層)上形成金屬氮化物層以及金屬氧化物層，使金屬氧化物層的折射率實(shí)質(zhì)小于金屬氮化物層的折射率，用來作為顯示裝置的抗反射層來減少外界入射光的反射。并在制作工藝中通過調(diào)控反應(yīng)氣體氣氛的氮?dú)夂?，以不含氮?dú)鈿夥盏臑R鍍制作工藝，在第一金屬導(dǎo)電層和金屬氮化物層之間，形成第二金屬導(dǎo)電層，使其含有與金屬氮化物層相同的金屬元素，但氮原子含量遠(yuǎn)低于金屬氮化物層。

由于，形成第二金屬導(dǎo)電層的濺鍍制作工藝可以清除并防止金屬靶材表面的氮原子累積，可由此改善金屬氮化物層中的氮原子含量因?yàn)檫B續(xù)的濺鍍制作工藝而過度升高，導(dǎo)致金屬氮化物層的透明度(片電阻)上升，進(jìn)而使觸控面板抗反射效果降低的問題，增進(jìn)顯示裝置的顯示品質(zhì)。

雖然結(jié)合以上優(yōu)選實(shí)施例公開了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何該技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。