CN109992146A - 金属电极及其制备方法、触控板、触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属电极、触控板及触控装置。一种金属电极，用于触控装置，金属电极包括依次叠层的第一黑化层、过渡层及导电层。第一黑化层的材料选自钼的氧化物、钼的氮化物及钼的氮氧化物中的至少一种。所述过渡层的材料选自钼及钼合金中的至少一种。所述导电层的材料为导电金属。上述金属电极具有优良的消影效果、附着性及灵敏度。

Description

金属电极及其制备方法、触控板、触控装置

技术领域

本发明涉及触控领域，特别是涉及一种金属电极及其制备方法、触控板、触控装置。

背景技术

当前全球经济借助于移动通信、移动互联网、云计算、物联网、电子商务的发展，信息技术的市场需求突飞猛涨，为新兴电子产品提供了广阔的应用领域。触摸显示技术只需在显示屏上触碰相应的图案或者文字选项就能实现对显示内容的操作，使人机互换变得更加简洁直观。

目前触控装置主要采用氧化铟锡(ITO)形成图形来作为触控电极。但由于触控显示面板朝着大尺寸、高灵敏、低响应时间等方向发展，ITO电极电阻大、成本高等因素限制了ITO的进一步应用。因此，具有低电阻及低成本优势的新一代触控技术Metal Mesh(金属网格)成为ITO在中大尺寸发展劲敌。但由于金属是非透明的，同时金属具有高反射率及轻微金属色泽等问题，使得人眼易于发现金属电极反光，影响体验效果。

目前有采用抗炫膜(AG膜)消除金属反光，但是会降低透光性与显示质量，也有采用金属电极图形后再电镀黑化层来解决金属电极的反光问题的技术，但现有的黑化层的耐化性不好、与金属电极的附着力差，而且工艺复杂、成本高及良率低。

发明内容

基于此，本发明提供了一种耐化性与附着性优异、且能明显降低其中金属网格结构反光的金属电极及其制备方法、触控板、触控装置。

一种金属电极，用于触控装置，所述的金属电极包括依次叠层的第一黑化层、过渡层及导电层；

所述第一黑化层的材料选自钼的氧化物、钼的氮化物及钼的氮氧化物中的至少一种；

所述过渡层的材料选自钼及钼合金中的至少一种；

所述导电层的材料为导电金属。

上述金属电极，包括依次叠层的第一黑化层、过渡层及导电层，第一黑化层能够有效降低金属电极表面光线的反射，达到减少反射，导电金属消影的目的。第一黑化层选用钼作为原料，并经氧化、氮化或氮氧化处理之后作为黑化层，有效的提高黑化层的耐化性。过渡层能够增加第一黑化层与导电层的附着力，防止加工过程中，第一黑化层从导电电极上脱落。另外经实验测定，过渡层还能够进一步的减少金属电极表面光线的反射，提高消影效果。导电层采用导电金属，相比传统的触控电极材料ITO，导电层的方阻小，信噪比大，有效提升了触控电极的灵敏度。

在其中一个实施例中，所述第一黑化层的材料还包括的M的氧化物、M的氮化物及M的氮氧化物中的至少一种，其中M选自铌、铬、钛及钨中的至少一种。以钼合金作为靶材的好处是钼合金靶材加工及镀膜工艺成熟，制备的黑化层的优势是工艺稳定且黑化及耐化性能较佳。

在其中一个实施例中，所述第一黑化层的厚度为10nm～100nm；所述过渡层的厚度为10nm～150nm；所述导电层的厚度为50nm～800nm。

在其中一个实施例中，所述钼合金为铌、铬、钛、钨中至少一种与钼的合金。

在其中一个实施例中，还包括层叠于所述导电层表面的保护层，所述保护层的材料为钼或钼合金。保护层能够防止导电层作为电极的的金属被耐腐蚀性和耐氧化性，从而提高导电层的导电效率。

在其中一个实施例中，还包括叠层于所述保护层的表面的第二黑化层。所述第二黑化层的材料包括钼的氧化物、钼的氮化物及钼的氮氧化物中的至少一种。第二黑化层的存在使得金属电极具有双面黑化的结构，避免分辨金属电极的黑化层表面与非黑化层表面，提高了安装及应用金属电极时的组装效率。另外，具有双面黑化层的金属的导电性及消影效果也更佳。

在其中一个实施例中，所述导电层的表面还依次叠层有缓冲层及保护层，缓冲层的材料为导电金属的合金。上述的金属电极的制备方法，包括以下步骤：在基板上依次制备所述第一黑化层、所述过渡层及所述导电层。

一种触控板，包括基板及叠层于所述基板表面的上述的金属电极。

一种触控装置，包括上述的金属电极。

附图说明

图1为一实施方式的触控板的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的部分实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1，一实施方式的触控板10，包括基板100及叠层于基板100的金属电极200。

基板100具有第一表面110，金属电极200层叠于第一表面110，基板100可以为玻璃基板、CF基板(彩色滤光片基板)或TFT基板(薄膜场效应晶体管基板)，也可以为本领域熟知的其他基板。

在图示的实施方式中，金属电极200，包括依次叠层于第一表面110的第一黑化层210、过渡层220、导电层230、缓冲层240、保护层250及第二黑化层260。

第一黑化层210叠层于基板100的第一表面110，第一黑化层210的材料包括钼的氧化物、钼的氮化物及钼的氮氧化物中的至少一种。第一黑化层210的厚度为10nm～100nm，优选为20nm～50nm。

在其中一个实施例中，第一黑化层210的材料还包括的M的氧化物、M的氮化物及M的氮氧化物中的至少一种，其中，M选自铌、铬、钛及钨中的至少一种。

在其中一个实施例中，第一黑化层210选自钼氧化物、钼铌氧化物、钼氮化物、钼铌氮化物、钼氮氧化物及钼铌氮氧化物中的至少一种，优选为钼铌氧化物或钼铌氮化物。选用钼铌合金作为优选合金是因为其制备工艺成熟及黑化和耐化性好。

在其中一个实施例中，钼的氧化物、钼的氮化物或钼的氮氧化物质量百分含量为30％～95％。

第一黑化层210能够有效降低金属电极表面光线的反射，达到减少反射、达到金属消影的目的。第一黑化层210选用钼及钼合金作为原料，并将其经氧化、氮化或氮氧化处理之后作为黑化层，有效的提高黑化层的耐化性。

在图示的实施方式中，过渡层220叠层于第一黑化层210的表面。过渡层220的材料选自钼及钼合金中的至少一种。过渡层220的厚度为10nm～150nm，优选为20nm～100nm。

在其中一个实施例中，钼合金为铌、铬、钛及钨中至少一种与钼的合金。

在其中一个实施例中，钼合金中钼的质量含量为60％～95％。

在其中一个实施例中，过渡层220的材料选自铌、铬、钛及钨中的至少一种，优选为铌、铬及钛中的至少一种。

过渡层220能够增加第一黑化层与导电层的附着力，防止加工应用过程中，第一黑化层从导电层上脱落，增强第一黑化层与导电层的稳定性。

在图示的实施方式中，导电层230叠层于过渡层220的表面。导电层230的材料为导电金属。导电层230的厚度为50nm～800nm，优选为70nm～600nm。

在其中一个实施例中，导电层230的材料为Ag、Cu或Al。当然，在其他实施例中，导电层230的材料还可以为其他导电金属。

在其中一个实施例中，导电层230的材料为Ag、Cu。金属铜和银的延展性很好，使得上述金属电极也可应用于柔性触控设备中。

在其中一个实施例中，导电层230的材料为Cu。铜的成本较低，且导电性及延展性较好。

导电层230采用金属作为触控电极材料，相比传统的触控电极材料ITO，导电层的方阻小，信噪比大，有效提升了触控电极的灵敏度。

在图示的实施方式中，缓冲层240叠层于导电层230的表面。缓冲层240的材料为导电金属的合金。缓冲层240的厚度为10nm～80nm，优选为20nm～60nm。

在其中一个实施例中，缓冲层240的材料为Al、Zn、Ti及Ni中的至少一种与Cu的合金，优选为Ni、Al及Ti中的至少一种，进一步优选为CuNi合金。

在其中一个实施例中，缓冲层240为铜合金。铜合金与导电层230的金属具有良好的附着性，即使导电层230的材料不选用Cu，铜合金也同样可以用作为缓冲层240的材料。

缓冲层240一方面能够保护导电层230的金属不被氧化和腐蚀，另一方面，缓冲层240能够提高导电层230与保护层250之间的附着力，提高导电层230与保护层250的稳定性。

在图示的实施方式中，保护层250叠层于缓冲层240的表面。保护层250的材料为钼或钼合金。保护层250厚度为10nm～100nm，优选为15nm～70nm。

在其中一个实施例中，保护层250的材料选自钼、钼铌合金、镍铜钛合金及铜锌铝中的一种，优选为钼或钼铌。

保护层250的材料为钼或钼合金，因为钼或钼合金具有优于其他金属及合金的耐化性、易于蚀刻性质，是作为触控电极保护层优良材料。

在图示的实施方式中，第二黑化层260叠层于保护层250的表面。需要说明的是，在一些实施方式中，第二黑化层260的材料与第一黑化层210的材料相同，当然在其他一些实施方式中，第二黑化层260的材料与第一黑化层210的材料不同，只要第二黑化层260的材料与第一黑化层210的材料从上述限定的材料范围内选择即可。第二黑化层为厚度为10nm～100nm，优选为15nm～70nm。

金属电极200的第二黑化层260与第一黑化层210形成双面黑化的效果，在加工应用过程中，避免分辨金属电极的黑化层表面与非黑化层表面，提高了安装及应用金属电极时的组装效率。另外，具有双面黑化层的金属的导电性及消影效果也更佳。

可以理解的是，在其他实施方式中，金属电极200可以省略缓冲层240、保护层250及第二黑化层260中的至少一种。

当金属电极200只省略缓冲层240时，保护层250及黑化层依次叠层于导电层230的表面。当金属电极200省略缓冲层240及保护层250时，黑化层260叠层于导电层230的表面，当金属电极200省略缓冲层240及黑化层260时，保护层250叠层于导电层230的表面。

当金属电极200只省略保护层250时，缓冲层240及黑化层260依次叠层于导电层230的表面。当金属电极200省略保护层250及黑化层260时，缓冲层240叠层于导电层230的表面。

一种触控装置，包括上述的金属电极200。触控装置具有良好的灵敏度。

上述金属电极200的制备方法，包括以下步骤：

S110、在基板上制备第一黑化层210。

在其中一个实施例中，采用磁控溅射在基板上制备第一黑化层210。

靶材为钼合金或钼，钼合金为铌、铬、钛及钨中的至少一种与钼的合金，或钼，溅射气体为氩气，反应气体为氧气或氮气，镀膜功率为1kW～15kW，镀膜速度为0.2m/min～1.1m/min。

S120、在第一黑化层210的表面制备过渡层220。

在其中一个实施例中，采用磁控溅射在第一黑化层210的表面制备过渡层220。其中，靶材为钼合金或钼，钼合金为铌、铬、钛、钨中至少一种与钼的合金，钼合金靶材中钼的质量含量为60％～95％。镀膜功率为1kW～15kW，镀膜速度为0.2m/min～1.1m/min。

S130、在过渡层220的表面制备导电层230。

在其中一个实施例中，采用磁控溅射在过渡层220的表面制备导电层230。其中，靶材为Cu、Al或Ag。溅射气体为氩气，镀膜功率为1kW～15kW，镀膜速度为0.2m/min～1.1m/min。

S140、在导电层230的表面制备缓冲层240。

在其中一个实施例中，采用磁控溅射在导电层230的表面制备缓冲层240。其中，靶材为Al、Zn、Ti及Ni中的至少一种与铜的合金。其中，铜合金靶材中铜的质量含量为65％～95％，溅射气体为氩气，镀膜功率为1kW～15kW，镀膜速度为0.2m/min～1.1m/min。

S150、在缓冲层240的表面制备保护层250。

在其中一个实施例中，采用磁控溅射在缓冲层240的表面制备保护层250。其中，靶材为钼或钼合金，钼合金为铌、铬、钛、钨中至少一种与钼的合金。钼合金靶材中钼的质量含量为60％～95％，溅射气体为氩气，镀膜功率为1kW～15kW，镀膜速度为0.2m/min～1.1m/min。

S160、在保护层250的表面制备第二黑化层260。

在其中一个实施例中，采用磁控溅射在保护层250的表面制备第二黑化层260。其中，

靶材为钼合金或钼，钼合金为铌、铬、钛及钨中的至少一种与钼的合金，或钼，钼合金靶材中钼的质量含量为60％～95％，溅射气体为氩气，反应气体为氧气或氮气，镀膜功率为1kW～15kW，镀膜速度为0.2m/min～1.1m/min。

上述金属电极200的制备方法，工艺简单，成本低，易于实现。

具体实施例

实施例1

在玻璃基板上采用磁控溅射依次制备第一黑化层、导电层、缓冲层及保护层。第一黑化层为钼铌氧化物层，MoNb合金靶材(Mo和Nb质量百分数分别80％、20％)为第一黑化层的溅射靶材。第一黑化层的溅射气体氩气，反应气体为氧气。导电层为Cu层，靶材料为Cu，缓冲层为铜镍合金层，CuNi合金靶材(Cu和Ni的质量百分数分别比为75％:25％)为缓冲层的溅射靶材。保护层为钼铌合金层，MoNb合金靶材(Mo和Nb质量百分数分别80％、20％)为保护层的溅射靶材。在制备第一黑化层、导电层、缓冲层及保护层时，镀膜功率分别为1kW、4kW、1kW与2kW，镀膜速度分别为1.1m/min、0.4m/min、1m/min与0.5m/min。

实施例1制备得到的第一黑化层、导电层、缓冲层及保护层的厚度见表1。

实施例2

在玻璃基板上采用磁控溅射依次制备第一黑化层、过渡层、导电层、缓冲层及保护层。第一黑化层为钼铌氧化物层，MoNb合金靶材(Mo和Nb质量百分数分别80％、20％)为第一黑化层的溅射靶材，第一黑化层的溅射气体氩气，反应气体为氧气。过渡层为钼铌合金层，MoNb合金靶材(Mo和Nb质量百分数分别80％、20％)为过渡层的溅射靶材。导电层为Cu层，靶材料为Cu。缓冲层为铜镍合金层，采用CuNi合金靶材(Cu和Ni的质量百分数分别比为75％：25％)的为缓冲层溅射靶材。保护层为钼铌合金层，MoNb合金靶材(Mo和Nb质量百分数分别80％、20％)为保护层溅射靶材。在制备第一黑化层、过渡层、导电层、缓冲层与保护层时，镀膜功率分别为7kW、8kW、5kW、6kW与4kW，镀膜速度分别为0.8m/min、0.6m/min、0.4m/min、0.8m/min、与0.5m/min。

实施例2制备得到的第一黑化层、过渡层、导电层、缓冲层及保护层的厚度值见表1。

实施例3

在玻璃基板上采用磁控溅射依次制备第一黑化层、过渡层、导电层、保护层及第二黑化层。第一黑化层为钼的氮化物层，钼靶为第一黑化层的溅射靶材，第一黑化层的溅射气体氩气，反应气体为氮气。过渡层为钼层，钼靶为过渡层的溅射靶材。导电层为Al层，靶材料为Al。保护层为钼层，钼靶为保护层溅射靶材。第二黑化层为钼的氮化物层，钼靶为第二黑化层的溅射靶材，第二黑化层的溅射气体氩气，反应气体为氮气。在制备第一黑化层、过渡层、导电层、保护层与第二黑化层时，镀膜功率分别为10kW、8kW、6kW、4kW与7kW，镀膜速度分别为0.5m/min、0.6m/min、0.4m/min、0.3m/min与0.4m/min。

实施例3制备得到的第一黑化层、过渡层、导电层、保护层及第二黑化层的厚度值见表1。

实施例4

在玻璃基板上采用磁控溅射依次制备第一黑化层、过渡层、导电层及保护层。第一黑化层为钼钛氮氧化物层，MoTi合金靶材(Mo和Ti质量百分数分别90％：10％)为第一黑化层的溅射靶材，第一黑化层的溅射气体氩气，反应气体为氧气与氮气的混合气体，其中氧气占混合气体体积的60％。过渡层为钼钛合金层，MoTi合金靶材(Mo和Ti的质量百分数分别比为90％：10％)为过渡层的溅射靶材。导电层为Cu层，靶材料为Cu。保护层为钼钛合金层，MoTi合金靶材(Mo和Ti的质量百分数分别比为90％：10％)为保护层溅射靶材，在制备第一黑化层、过渡层、导电层与保护层时，镀膜功率分别为15kW、12kW、10kW与12kW，镀膜速度分别为0.3m/min、0.6m/min、0.5m/min与0.5m/min。

实施例4制备得到的第一黑化层、过渡层、导电层及保护层的厚度值见表1。

表1

注：H_A表示对应第一黑化层的厚度，H_B表示过渡层的厚度，H_C表示导电层的厚度，H_D表示缓冲层的厚度，H_E表示保护层的厚度，H_F分别第二黑化层的厚度；“/”表示无。

将实施例1～4所得的金属电极进行测试，其中采用百格测试方法进行黑化层附着力测试，采用四探针测试仪进行导电层方阻测试，采用紫外-可见分光光度计测试金属电极可见光波段反射率，测试结果如表2所示。

表2

由表2可以看出，实施例2～4的黑化层的附着力远高于实施例1，而且在400nm～760nm处的平均反射率也小于实施例1。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种金属电极，用于触控装置，其特征在于，所述金属电极包括依次叠层的第一黑化层、过渡层及导电层；

所述第一黑化层的材料包括钼的氧化物、钼的氮化物及钼的氮氧化物中的至少一种；

所述过渡层的材料选自钼及钼合金中的至少一种；

所述导电层的材料为导电金属。

2.根据权利要求1所述的金属电极，其特征在于，所述第一黑化层的材料还包括M的氧化物、M的氮化物及M的的氮氧化物中的至少一种，其中，M选自铌、铬、钛及钨中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的金属电极，其特征在于，所述第一黑化层的厚度为10nm～100nm；所述过渡层的厚度为10nm～150nm；所述导电层的厚度为50nm～800nm。

4.根据权利要求1所述的金属电极，其特征在于，所述钼合金为铌、铬、钛、钨中至少一种与钼的合金。

5.根据权利要求1所述的金属电极，其特征在于，还包括层叠于所述导电层表面的保护层，所述保护层的材料为钼或钼合金。

6.根据权利要求5所述的金属电极，其特征在于，还包括层叠于所述保护层的表面的第二黑化层，所述第二黑化层的材料包括钼的氧化物、钼的氮化物及钼的氮氧化物中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的金属电极，其特征在于，还包括依次层叠于所述导电层的表面的缓冲层及保护层，缓冲层的材料为导电金属的合金。

8.根据权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在基板上依次制备所述第一黑化层、所述过渡层及所述导电层。

9.一种触控板，其特征在于，包括基板及叠层于所述基板表面的权利要求1～7任一项所述的金属电极。

10.一种触控装置，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的金属电极。