專利名稱：觸摸輸入傳感裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳感裝置。本發(fā)明尤其適用于電容式傳感裝置。
背景技術：
通過減少或免除用戶對鍵盤的需要，觸摸屏讓用戶方便地與電子顯示系統(tǒng)連接。例如，僅通過在由預先編程的圖標所指示的位置上觸摸屏幕，用戶即可執(zhí)行復雜的指令順序?？筛鶕?jù)應用通過將支持軟件重新編程來改變屏幕上的菜單。作為另一例子，通過在觸摸屏上直接寫或畫，觸摸屏可允許用戶把文本或繪畫轉移到電子顯示裝置上。
電阻技術和電容技術是用來檢測觸摸輸入的位置的兩個常用觸摸傳感方法。電阻技術通常結合了兩層透明導電薄膜作為用于檢測觸摸位置的電路的一部分。另一方面，電容技術通常使用單層的透明導電薄膜來檢測所施加的觸摸的位置。
觸摸屏的一個特性是觸摸的工具。電容式觸摸傳感器通常需要諸如用戶手指之類的導電觸摸筆。另一方面，電阻式觸摸傳感器通常能夠檢測到通過諸如用戶手指之類的導電觸摸工具和諸如用戶手指甲之類的非導電觸摸筆所施加的觸摸。
觸摸屏的另一特性是耐久性。觸摸工具會劃傷或損壞觸摸傳感器，從而降低了傳感器的觸摸精確性甚至會導致該裝置失靈。
在電容式觸摸傳感器中，透明導電薄膜通常布置在絕緣基板上，并且能夠以薄電介質(zhì)涂層覆蓋來保護該導電薄膜免受損壞。然而，該薄電介質(zhì)涂層很薄，在厚度上通常不超過一微米，這就導致不能充分地保護該導電薄膜免受例如尖銳的觸摸工具引起的損壞。較厚的電介質(zhì)涂層會增加制造成本，并且由于會在涂層中引入應力引發(fā)的裂紋和表面缺陷，這樣通常會降低涂層質(zhì)量。而且，在正常使用下對該薄電介質(zhì)涂層的磨損會導致該薄電介質(zhì)涂層的厚度變化。這種變化會影響觸摸精確度，并且會導致令人討厭的可視表面缺陷。因此，會有對改善了耐久性和整體性能的電容式觸摸屏的需要。

發(fā)明內(nèi)容
通常，本發(fā)明涉及傳感裝置。本發(fā)明還涉及傳感方法。
在本發(fā)明的一個方案中，一種電容式觸摸傳感器包括覆蓋了觸摸傳感區(qū)域的導電薄膜。該觸摸傳感器還包括布置在該導電薄膜上的自承式(self-supporting)可彎曲玻璃層。該觸摸傳感器還包括構成來檢測信號的電路，所述信號是由所述導電薄膜和施加于所述可彎曲玻璃層的觸摸輸入之間的電容耦合感生的信號。該信號被用于確定觸摸位置。
在本發(fā)明的另一方案中，一種電容式觸摸傳感器包括布置在自承式可彎曲玻璃薄膜和基板之間的、并且與所述自承式可彎曲玻璃薄膜和所述基板光耦合的導電薄膜。所述電容式傳感器還包括被構成來確定施加到可彎曲玻璃層的觸摸輸入的位置的電子器件，所述電子器件通過檢測由導電薄膜和觸摸輸入之間的電容耦合感生的信號來進行確定。
在本發(fā)明的另一個方案中，電容式觸摸傳感器包括覆蓋了觸摸傳感區(qū)域的導電薄膜。所述觸摸傳感器能夠在觸摸傳感區(qū)域內(nèi)檢測到兩個或多個不同的觸摸位置。所述觸摸傳感器還包括布置在所述導電薄膜上的玻璃層。所述玻璃層具有范圍在0.1到2.0mm之間的厚度。
所述觸摸傳感器還包括一個控制器，所述控制器被構造為檢測由導電薄膜和施加到玻璃層的觸摸輸入之間的電容耦合感生的信號。在所述導電薄膜上的多個位置上檢測到所述信號，并且所述信號被用于確定所施加的觸摸輸入的位置。
在本發(fā)明的另一個方案中，確定對觸摸傳感器進行的觸摸輸入的位置的方法包括這樣的步驟，即，將所述觸摸輸入電容耦合到覆蓋了觸摸傳感區(qū)域的導電薄膜。所述電容耦合經(jīng)由布置在所述導電薄膜上的自承式可彎曲玻璃層而發(fā)生。該方法還包括檢測通過電容耦合感生的信號的步驟。該方法還包括使用檢測到的信號確定觸摸位置的步驟。
在本發(fā)明的另一方案中，確定觸摸位置的方法包括定義觸摸傳感區(qū)域的步驟，所述觸摸傳感區(qū)域包括布置在透明導電薄膜上的自承式玻璃層。該方法還包括檢測信號的步驟，所述信號是響應于導電薄膜和施加到所述玻璃層的觸摸輸入之間的電容耦合而產(chǎn)生的。該方法還包括使用檢測到的信號來確定觸摸位置的步驟。
在本發(fā)明的另一方案中，觸摸顯示器包括顯示器基板。所述觸摸顯示器還包括布置在所述顯示器基板上的可彎曲玻璃層。所述可彎曲玻璃覆蓋了觸摸傳感區(qū)域。所述觸摸顯示器還包括有源顯示部件和布置在所述顯示器基板和所述可彎曲玻璃層之間的電接續(xù)的透光導電薄膜。該顯示部件和導電薄膜覆蓋所述觸摸傳感區(qū)域。通過檢測由所述導電薄膜和觸摸輸入之間的電容耦合感生的信號來確定施加到所述可彎曲玻璃層的觸摸輸入的位置。


通過結合附圖來詳細地描述本發(fā)明的各種實施例，可以更徹底地理解本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸傳感器的示意性側視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的觸摸傳感器的示意性三維示圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施例的觸摸傳感器的示意性側視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的顯示系統(tǒng)的示意性側視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸傳感器的示意性三維示圖；以及圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的觸摸顯示器的示意性側視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明總的來說涉及傳感裝置。本發(fā)明特別適用于電容式傳感裝置，尤其涉及具有高耐久性的電容式觸摸傳感器。
電容式技術是一種通常用于檢測觸摸輸入位置的技術。在此情況下，當諸如用戶手指之類的導電觸摸工具足夠靠近導電薄膜以使得在兩個導體之間出現(xiàn)電容耦合時，產(chǎn)生出信號。例如，所述兩個導體可以通過接地彼此電連接。
電容式觸摸傳感器可以是數(shù)字的或模擬的。數(shù)字電容式傳感器的觸摸傳感區(qū)域通常能夠包括多個離散的電絕緣導電薄膜。例如，觸摸傳感區(qū)域可包括一組離散的觸摸墊。又例如，觸摸傳感區(qū)域可包括多個電絕緣平行的行或列導電薄膜。在數(shù)字電容式觸摸傳感器中，通過使用離散的、或同樣可區(qū)分的通過觸摸感生的信號來確定觸摸輸入的坐標。在模擬電容式觸摸傳感器中，觸摸傳感區(qū)域可由電接續(xù)導電薄膜覆蓋。在這種情況下，通過觸摸輸入感生的信號可包括一個能呈現(xiàn)非離散或相當于非離散的連續(xù)的一組可能值中的任一信號。在模擬電容式觸摸傳感器中，可通過檢測和使用通過觸摸感生的連續(xù)信號來確定觸摸輸入的坐標。確定觸摸位置的精確度可由用于處理所述感生信號的電子器件來限定。
在電容式觸摸傳感器中，特別是在模擬電容式觸摸傳感器中，在導電薄膜上的劃痕可能導致確定觸摸輸入位置時較大的誤差。為了預防劃痕的出現(xiàn)，盡管某些電容觸摸傳感器可能不具有電介質(zhì)涂層，但是通常會以薄電介質(zhì)膜覆蓋所述導電薄膜。然而，所述電介質(zhì)薄膜可能太薄，而不能保護所述導電薄膜免受正常使用或者例如免受尖銳觸摸工具導致的磨損。同樣的，需要這樣一種高耐久性電容式觸摸傳感器，其能夠在不降低或較少的降低確定觸摸位置的精確性的情況下來抵擋磨損。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，電容式觸摸傳感器包括一層導電薄膜和布置在該導電薄膜上的自承式可彎曲玻璃層。該玻璃層足夠的厚，來保護所述導電薄膜以免受劃傷和其它外部因素影響。該玻璃層還足夠柔韌以便于制造傳感器。
能夠在一些應用中方便地利用根據(jù)本發(fā)明的觸摸傳感器。這樣的一個應用是能夠包括簽字捕獲區(qū)域的觸摸顯示器。這種觸摸顯示器可被用于例如銷售點終端、安全系統(tǒng)、或結帳系統(tǒng)，其中例如，在信貸交易期間能夠以電子方式捕獲和處理顧客的簽字。顧客可以用諸如鋼筆、觸摸筆、或某些其他能夠在觸摸顯示器上使用的工具之類的記錄工具來簽上他的或她的名字。該記錄工具能夠是有源的，這意味著其能夠與所述觸摸顯示器耦合。例如，該記錄工具可以是通過導線與觸摸顯示器相連接的觸摸筆。又例如，該記錄工具可以與所述觸摸顯示器RF(射頻)耦合。通常，該觸摸顯示器可利用任何技術來使得記錄工具與觸摸顯示器進行連通。本發(fā)明的電容式觸摸傳感器比上述應用中的傳統(tǒng)電容式觸摸系統(tǒng)更加耐久。與用在當前模擬電容式裝置中的傳統(tǒng)電介質(zhì)涂層相比，本發(fā)明的更密更厚的玻璃能夠為導電薄膜提供有效的保護以防止外部因素損壞，諸如可能由例如正常使用引起的劃痕。
本發(fā)明的一個或多個實施例特別適用于具有高表面電阻的導電薄膜的應用。通常，高表面電阻的導電薄膜對應于較薄的薄膜。這樣，例如，該薄膜會更易磨損，所述磨損會對檢測觸摸位置的精確性產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明可為高表面電阻的導電薄膜提供有效保護以防止劃痕、磨損、和其它外部因素影響。應該注意到，在不改變薄膜厚度的情況下，該導電薄膜的表面電阻可能改變，例如會增加。例如，可以通過改變薄膜成分來增加表面電阻。即使較高表面電阻的導電薄膜不薄于較低表面電阻的導電薄膜，或者較高表面電阻薄膜比較低薄層電阻的導電薄膜不更容易受外部因素的影響，本發(fā)明的各個實施例也可被用于保護所述導電薄膜免受外部因素影響。
作為另一種應用，本發(fā)明也可被用在電容式觸摸傳感器中，其中導電薄膜包括導電聚合物。通常，導電聚合物會對濕度和其它環(huán)境因素敏感，尤其對升高的溫度敏感。薄電介質(zhì)涂層不能充分地保護導電聚合物薄膜免受諸如濕度之類的環(huán)境因素影響。會由于電介質(zhì)涂層的多孔隙、或可能導致電介質(zhì)涂層中出現(xiàn)針眼的涂層缺陷而引起保護的不足。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，自承式可彎曲玻璃層會保護包括導電聚合物的導電薄膜免受諸如濕度之類的不利環(huán)境因素的影響。
作為又一種應用，根據(jù)本發(fā)明的一個方案的觸摸傳感器可被用于保護有機發(fā)光顯示器(OLED)中的有源層。通常，當OLED裝置中的有源層暴露于諸如濕氣和/或氧氣之類的環(huán)境因素，尤其在升高的溫度下時，所述有源層會有較大的退化。通常，玻璃層可被用于保護有源層。根據(jù)本發(fā)明的一個方案的電容式觸摸傳感器能被用于保護OLED裝置中的有源層免受環(huán)境因素和其它因素影響。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，自承式可彎曲玻璃層可替代另外用于保護有源層的玻璃層。
通常，本發(fā)明可被用在以下任一應用中，即，期望保護觸摸傳感器或觸摸顯示系統(tǒng)中的一層或多層免受磨損、劃傷、諸如濕氣和氧氣之類的環(huán)境因素或其他外部因素影響，而薄電介質(zhì)涂層不能充分保護免受以上這些因素影響。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的電容式觸摸傳感器100。電容式觸摸傳感器100包括基板110、電接續(xù)透光導電薄膜120、可選的透光粘合層150、和可選的透明玻璃層160。
玻璃層160可以是任一類透光玻璃。示例玻璃材料包括鈉鈣玻璃、硼硅玻璃、硼酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、任一氧化物玻璃和石英玻璃。優(yōu)選地是，玻璃層160可彎曲，這意味著玻璃層足夠薄，從而在不會在結構上破壞該層的情況下使其彎曲。優(yōu)選地是，玻璃層160足夠薄，以便能夠彎曲到范圍自1500至600mm的曲率半徑，更優(yōu)選地是能夠彎曲到范圍自1400至500mm的曲率半徑，更加優(yōu)選的是能夠彎曲到范圍自1200至400mm的曲率半徑。在本發(fā)明的一個方案中，優(yōu)選地是，玻璃層160的厚度為0.1至2.0mm，更優(yōu)選地是，厚度為0.3至1.5mm，并且更加優(yōu)選地是，厚度為0.5至1.0mm。而且，優(yōu)選地是，玻璃層160是自承式的。根據(jù)本發(fā)明，自承式層是這樣的薄膜，其能夠維持和支撐自身重量而不會破裂、撕裂、或另外以使其不適于所期望的應用的方式而被損壞。
電接續(xù)透光導電薄膜120可以是金屬、半導體、摻雜半導體、半金屬、金屬氧化物、有機導體、導電聚合物等。示例金屬導體包括金、銅、銀等。示例無機材料包括透明導電氧化物(ITO)，例如銦錫氧化物(ITO)、摻氟錫氧化物、錫銻氧化物(TAO)等。示例有機材料包括導電聚合物，諸如聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、和聚噻吩，諸如在歐洲專利公開EP-1-172-831-A2中公開的那些導電聚合物。導電薄膜120的表面電阻可以在50至100,000歐姆/單位面積的范圍內(nèi)。優(yōu)選地是，導電薄膜120的表面電阻在100至50,000歐姆/單位面積的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地是，在200至10,000歐姆/單位面積的范圍內(nèi)，更加優(yōu)選地是，在500至4,000歐姆/單位面積的范圍內(nèi)。
示例觸摸傳感器100定義了觸摸傳感區(qū)域195。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地是，電接續(xù)透光導電薄膜120覆蓋了觸摸傳感區(qū)域195。在某些應用中，薄膜120可覆蓋觸摸傳感區(qū)域的一部分。在某些其他應用中，薄膜120可覆蓋大于圖1所示的觸摸傳感區(qū)域的區(qū)域。在又一些其他應用中，薄膜120可覆蓋觸摸傳感區(qū)域的一部分并且延伸到不對觸摸產(chǎn)生感應的區(qū)域。
本發(fā)明具體的優(yōu)點在于，玻璃層160足夠薄，從而允許檢測導電觸摸工具和導電薄膜120之間的電容耦合所感生的信號。同時，根據(jù)本發(fā)明，玻璃層160足夠厚以使得該層為自承式的并適于加工。而且，玻璃層160足夠厚，從而使得例如正常使用的磨損僅導致少量諸如變色的表面缺陷或不會導致表面缺陷，所述變色通常在玻璃層160的厚度與少許波長大致相同時出現(xiàn)。另外，玻璃層160足夠厚，以保護導電薄膜120免受諸如在玻璃層中的深劃痕之類的損傷，這些劃痕可能是由用戶的指甲、硬幣、鋼筆、或任何其它施加于觸摸傳感區(qū)域195的尖銳觸摸輸入產(chǎn)生的。
本發(fā)明的另一具體優(yōu)點在于層160包括玻璃。厚度類似于層160，但是由有機材料構成的層會比玻璃更加柔軟，并因此對劃痕也更加敏感，所述有機材料諸如聚碳酸酯、丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙稀(PVC)、聚砜等。例如，根據(jù)鉛筆硬度測試(參見ASTM D 3363，用鉛筆測試薄膜硬度的測試方法)，PET具有大約1H的鉛筆硬度，而玻璃具有更高的大約6H的硬度。根據(jù)本發(fā)明，層160包括玻璃，以保護導電層120免受損傷，并且優(yōu)選地是，層160可彎曲以使其適合加工?？蓮澢鷮?60通常意味著薄層160。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，可彎曲層160足夠薄，從而由導電觸摸工具和導電薄膜120之間的電容耦合感生出的信號足夠大，以使得該感生信號可檢測并能夠從背景噪聲中區(qū)分出來，以便充分地確定觸摸位置。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是低溫加工。傳統(tǒng)的電容式觸摸傳感器通常使用薄溶膠-凝膠基硅涂層以保護導電薄膜。該溶膠-凝膠涂層通常會需要高溫處理或燒結方式，有時被稱作培燒，其溫度超過500℃。相反，根據(jù)本發(fā)明的一個方案，可選粘合層150可被用于在低溫下，例如在近似于室溫的溫度下將薄玻璃層160粘合到導電薄膜120。低溫加工是特別有利的，因為導電薄膜120不能耐受高溫加工。例如，諸如固有的導電聚合物之類的導電有機層通常不能耐受高溫加工。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，可選粘合層150可在低溫下被干燥并且/或者固化。例如，可通過將其暴露于諸如紫外(UV)線之類的射線下，來使得粘合層固化。在暴露于UV射線的情況下，粘合層包括UV吸收劑以保護導電薄膜120免受UV射線輻射是有利的。粘合層也可在諸如藍色和綠色之類的其它波長或波長范圍內(nèi)被固化。在本發(fā)明的一個方案中，可通過將粘合層暴露于伽馬射線下來進行固化。在本發(fā)明的另一方案中，該粘合層可被加熱固化。固化溫度可正好在會對觸摸傳感器100中的其它層產(chǎn)生不利影響的溫度以下。通常，可使用任一干燥和/或固化技術來使粘合層凝固和/或固化。應該理解，盡管使粘合層在低溫下凝固和/或固化是有利的，但是也可在高溫下加工粘合層。例如，粘合層150可包括溶膠-凝膠，并且可通過培燒步驟固化。
使用可選粘合層150的優(yōu)點是改善觸摸傳感器的防沖擊和防破裂能力。粘合層150可為玻璃層160提供貫穿觸摸傳感器區(qū)域，例如貫穿觸摸傳感區(qū)域195的粘合支撐。在玻璃層160破裂的情況下，碎片會保持粘合在觸摸傳感器100的其它部件上，諸如基板110上。提高防破裂能力可允許使用更薄的玻璃層160。
本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于電容式觸摸傳感器或電容式觸摸顯示系統(tǒng)，所述電容式觸摸顯示系統(tǒng)包括一個或多個對于諸如氧氣和濕氣之類的環(huán)境因素敏感，尤其對于提高溫度敏感的層。通常，有機層的滲透系數(shù)是相當高的。例如，在34℃下，聚甲基丙烯酸甲酯對于氧氣的滲透系數(shù)是0.116×10-13(cm3×cm)/(cm2×s×Pa)，并且在23℃下，對于水的滲透系數(shù)是480×10-13(cm3×cm)/(cm2×s×Pa)(參見，例如，PolymerHandbook，第四版，J.Brandrup，E.I.Immergut，and E.A.Grulke，出版商John Wiley，& Sons，Inc.，VI/548頁)。完全不同的是，對諸如氧氣和水之類的任何滲透物，玻璃層160的滲透系數(shù)實際上達到了0。這樣，層160可被用于有效保護環(huán)境敏感層免受諸如氧氣和濕氣之類的環(huán)境因素的影響。這樣的一個環(huán)境敏感層是導電聚合物薄膜。其它環(huán)境敏感層包括，例如，用在OLED裝置中的有源層。
基板110可以是電絕緣的?；?10可以是剛性的或柔性的?；?10可以是不透光或透光的。該基板可以是聚合體玻璃或任一類玻璃。例如，該基板可以是浮法玻璃，或者該基板可以由有機材料構成，諸如聚碳酸酯、丙烯酸、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙稀(PVC)、聚砜等?；?10可包括金屬，在該情況下，該基板也可被用作導電薄膜120。
觸摸傳感器100還包括可選粘合層150，其可以是透光的或不透光的。粘合層150布置在導電薄膜120和玻璃層160之間，并且優(yōu)選地是，與導電薄膜120和玻璃層160光耦合?？蛇x的是，粘合層150可以和層120和160之一或其二者接觸。粘合層150可能由于例如主材料中的擴散顆粒而導致光擴散，其中，顆粒和主材料的折射系數(shù)不同。粘合層150可以是粘合劑。在粘合層150中結合的示例材料包括UV固化粘合劑、壓敏粘合劑、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯、硫醇-不飽和化合物聚合成的聚合物(thiolenes)、氰基丙烯酸鹽粘合劑、熱活化粘合劑、和熱凝粘合劑。
觸摸傳感器100可以是柔性的或剛性的。例如，可彎曲觸摸傳感器100可被用于與諸如陰極射線管(CRT)顯示器之類的曲面顯示器一致。在本發(fā)明的一個實施例中，柔韌的部件被用于制造堅硬的觸摸傳感器100。
觸摸傳感器100還包括電路165，其被構造為用來檢測在導電薄膜120和施加到玻璃層160的觸摸輸入之間電容耦合所感生的信號。檢測到的信號可被用于確定觸摸位置。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，電路165包括布置在導電層120上的電極130，以及導線131，該導線131將導電層120和電極130電連接到電子器件和控制器155上。電路165可將檢測到的信號電發(fā)送到電子器件和控制器155。電子器件和控制器155可接收和處理檢測到的信號，以便確定觸摸位置。
電極130可為透光的或不透光的?？墒褂脤щ娪湍?qū)щ姴考纬呻姌O130，導電油墨諸如熱固化銀環(huán)氧樹脂，導電部件包括電導體和玻璃料，其中，導體可以是例如銀、金、鈀、碳、或合金成分?？梢酝ㄟ^絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、底漆印刷(pad printing)、直接寫、或貼花轉移，將電極130布置在薄膜120上。
觸摸傳感器100可進一步包括可選的線性化結構140，以使得電場線性化。通常，線性化電極結構140可包括若干行沿著觸摸傳感區(qū)域的周邊布置的離散的導電片段，諸如美國專利4,198,539、4,293,734和4,371,746中所公開。導電片段通?？梢酝ㄟ^導電薄膜120彼此電連接。美國專利4,822,957公開了多行離散的電極，所述電極具有不同的長度和間隔以使得觸摸傳感區(qū)域中的電場線性化。
在圖1所示的實施例中，玻璃層160和可選粘合層150覆蓋了電路165的一部分。尤其是，它們覆蓋了電極130。在某些應用中，電極130，或者更通常的情況是，電路165可被玻璃層160和/或粘合層150部分地覆蓋或不覆蓋。觸摸傳感器100可進一步包括另外的導電片段(圖1中未示出)，以進一步把線性化結構140連接到電極130。
在圖1所示的示例性實施例中，導電薄膜120布置在基板110上。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，導電薄膜120可被布置在玻璃層160的底面上。電極130和線性化結構140也可布置在玻璃層的底面上。而且，電極130和線性化結構140可被布置在導電薄膜120和基板110之間。通常，取導電薄膜120、電極130、和線性化結構140為一組，該組的一部分布置在基板110上，并且該組的剩余部分布置在玻璃層160的底面上。例如，在圖1所示的示例性實施例中，整個組布置在基板110上。又例如，該整個組可被布置在玻璃層160的底側上。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方案的觸摸傳感器的三維示意圖。為了便于說明并且不失去概括性，圖1中示出一些層和部件并未在圖5中示出。在圖5中，導電薄膜120和線性化結構140布置在基板110上。而且，電極130布置在玻璃層160的底面上。圖5進一步示出了布置在例如玻璃層160的底面上的可選引線139。又例如，引線139可被布置在基板110上。例如，導線131(圖5中未示出)可通過引線139電連接到電極130。
參照圖1，觸摸傳感器100還可包括例如可選導電屏蔽180和地電極190，使得傳感表面與噪聲和寄生電容隔絕，所述噪聲和寄生電容與例如顯示器和/或顯示熒光屏相關聯(lián)。
玻璃層160的頂表面和/或底表面可以是光滑的或紋理化的。該紋理例如可以是不規(guī)則的，或者包括規(guī)則式樣的。例如，表面可具有不規(guī)則糙面精整。該表面可具有一維或二維微觀結構。紋理化的表面可減少眩光。當例如將觸摸工具施加于玻璃層時，紋理化的頂表面還可減少滑動的可能性。紋理化的表面還可減少在觸摸表面上留下明顯的指紋。
觸摸傳感器100還可包括其他可選層。例如，觸摸傳感器100可包括布置在玻璃層160上的抗反射(AR)涂層170以減少鏡面反射。AR涂層170的頂表面可以是不光滑的，以進一步減少鏡面反射和滑動。層170可包括多層膜。例如，多層膜可包括具有高折射率和低折射率的交替的層?？山Y合在觸摸傳感器100中的其它可選層包括偏光器、中性濾光片、濾色片、補償薄膜、阻滯器、散光片、和保密薄膜。
觸摸傳感器100可進一步包括可選層以保護導電薄膜120免受傳感器中的其它層的影響。例如，可選的硬涂層或阻擋層可被布置在導電薄膜120和可選粘合層150之間，以保護導電薄膜免受粘合層的潛在損傷。例如，這樣的一種潛在損傷可能來自粘合劑型的粘合層的酸性，這種酸性會潛在地腐蝕導電薄膜120并降低導電薄膜120的性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，控制器155被構造來檢測由導電薄膜120和施加在玻璃層160上的導電觸摸輸入之間的電容耦合所感生的信號?？刂破魉鶛z測到的信號可被用于確定觸摸位置。例如，檢測到的信號的諸如強度和相位之類的特性會是這樣的，即，控制器能夠把檢測到的信號和任一背景噪聲或不期望的信號區(qū)分開，從而帶來足夠大的信噪比以確定觸摸位置。
通常，當玻璃層160的厚度增加時，信噪比可能降低。在本發(fā)明一個方案中，可將改進的控制器用于在某些應用中提高信噪比。例如，商標為EX II的可從3M Touch Systems有限公司購買的控制器可被用于提高信噪比。EX II控制器的優(yōu)點包括較高的速度和分辨率。與10-12比特分辨率的傳統(tǒng)控制器相比，該控制器可具有16比特的分辨率。較高的比特分辨率通常可提高確定觸摸位置的精確度。而且，與傳統(tǒng)控制器的大約2ms的采樣率相比，EX II控制器能夠達到1.3ms的采樣率。EX II控制器的另一優(yōu)點是能夠在傳統(tǒng)地電勢以外的電壓下驅(qū)動導電屏蔽180。例如，EX II控制器可在用于驅(qū)動觸摸傳感器區(qū)域的電壓電平下，通常是3.3、5或12伏特的電壓電平下驅(qū)動導電屏蔽。結果，可降低或消除了寄生電容，這帶來了信噪比的提高。EX II控制器的另一優(yōu)點是能夠通過比用于傳統(tǒng)控制器的帶通濾波器頻帶更窄的帶通濾波器來對檢測到的信號進行濾波。頻帶較窄的帶通濾波器可濾除更多導致高信噪比的噪聲。
通常，能夠產(chǎn)生足夠大的信噪比的控制器可被與本發(fā)明一起使用。
參照圖1，導線131的至少一部分可被布置在觸摸傳感器的某一層或薄膜上。例如，導線131的至少一部分可被布置在基板110、導電薄膜120、或玻璃層160上。又例如，導線130的部分可被布置在觸摸傳感器的各層或薄膜上。例如，導線的一部分可被布置在導電薄膜120上，同時不同的部分可被布置在玻璃層160上。再例如，導線131可被布置在圖1中未示出的輔助層上，例如，該輔助層被布置在玻璃層160和基板110之間。應該理解，電極130的至少一部分也可被布置在輔助層上。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方案的觸摸傳感器100的三維示意圖上。為了便于說明并且不失去概括性，圖1中示出的某些層和部件未在圖2中示出。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，觸摸傳感器100能夠檢測觸摸傳感區(qū)域195中的兩個或更多不同的觸摸位置。例如，觸摸傳感器100能夠檢測觸摸傳感區(qū)域195中的不同的觸摸位置A、B、C、和X。為了便于說明并且不失去概括性，圖2只示出了具有沿著觸摸傳感區(qū)域195的周邊的唯一一行導電片段141的線性化電極結構140，盡管線化性電極結構140通?？砂ㄈ舾尚羞@樣的導電片段。根據(jù)圖2的示例性實施例，電極130位于靠近觸摸傳感區(qū)域195的四個角的位置，并且與線性化結構140直接電接觸。通常，電極130可被布置在沿著觸摸傳感區(qū)域周邊的多個位置上。
施加到觸摸傳感器的位置X的導電觸摸工具101產(chǎn)生了由觸摸工具101和導電薄膜120之間的電容耦合所感生的信號。根據(jù)本發(fā)明的一個方案，可在導電薄膜上的多個位置檢測該感生信號，以確定位置X。例如，可在圖2所示的四個位置128A、128B、128C、和128D檢測到該感生信號。檢測到的信號可通過電極130和導線131被電發(fā)送到電子器件和控制器155。多個檢測到的信號可被用于檢測觸摸位置X。例如，在位置128A、128B、和128C檢測到的信號的強度相對于在位置128D檢測到的信號的強度可被用于確定觸摸位置X。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案，導電觸摸工具101可通過例如控制器155與觸摸傳感器100耦合。耦合手段可包括通過例如圖1中所示的導電裝置161電連接到例如控制155。直接電連接可有助于降低背景噪聲，從而提高率信噪比。將觸摸工具電連接到控制器的優(yōu)點在于，因為控制器能夠檢測到較小的觸摸感生信號所以玻璃層160的厚度可以增加。導電裝置161可包括例如導線。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個特定方案的觸摸傳感器300的示意性側視圖。為了便于說明并且不失去概括性，圖1和圖2中示出的某些層和部件未在圖3中示出。觸摸傳感器300包括布置在導電薄膜120上的導電電極130，和布置在玻璃層160的底表面上的線性化結構140。又例如，導電電極130可被布置在玻璃層160的底表面上，并且線性化結構140可被布置在導電薄膜120上。粘合層150可在除預定位置之外的位置使線性化結構140與電極130電絕緣，所述預定位置是線性化結構140和電極130通過形成在粘合層150中的通路310電連接的位置。可用導電材料320填充通路310以將線性化結構140和電極130電連接。這種線性化結構140和電極130層疊排列的結構可減少觸摸面板邊界。本發(fā)明的該方案可特別用于期望將觸摸傳感器和小邊界顯示裝置結合起來的應用。
可通過穿孔、沖切、激光切除、刀切、和化學蝕刻來在粘合層150中形成通路310。導電材料320可以是例如導電膏，諸如銀導電膏、金導電膏、鈀導電膏、或碳導電膏。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方案的顯示系統(tǒng)400的示意性剖面圖。顯示系統(tǒng)400包括觸摸傳感器401和顯示器402?？赏ㄟ^觸摸傳感器401看到顯示器402。觸摸傳感器401可以是根據(jù)本發(fā)明任一實施例的觸摸傳感器。顯示器402可包括永久的或可替代圖形(例如，畫面、地圖、圖標等)的顯示器，以及電子顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)、陰極射線管(CRT)、等離子體顯示器、場致發(fā)光顯示器、OLED、電泳顯示器等。應該理解，盡管在圖4中顯示器402和觸摸傳感器401被顯示為兩個分開的部件，這兩個部件可被集成到一個單一的單元中。例如，觸摸傳感器401可被層壓到顯示器402。可選的，觸摸傳感器401可以是顯示器402的完整部分。
圖6示出了示例性觸摸顯示系統(tǒng)的示意性剖面圖，在所述觸摸顯示系統(tǒng)中，觸摸傳感器與根據(jù)本發(fā)明的一個特定方案的顯示裝置相結合。圖6示出了顯示器基板610、有源顯示部件601、和電容式觸摸傳感器620。觸摸傳感器620可以是根據(jù)本發(fā)明的任一方案的觸摸傳感器。觸摸傳感器620包括導電薄膜120和玻璃層160，其中薄膜120和層160是先前在圖1所描述的?；?10還可用作觸摸傳感器620的基板。例如，有源部件601可包括用在顯示系統(tǒng)中的全部部件。例如，部件601可包括通常用在OLED裝置中的有源層，所述OLED裝置包括有源有機層、電極、絕緣層、偏光器等。應該理解，玻璃層160可有效地密封部件601，并且如果需要，可密封導電薄膜120。
因此，玻璃層160可保護部件601免受諸如磨損之類的外部因素和諸如氧氣和潮濕之類的環(huán)境因素的影響。又例如，部件601可包括有源層和通常用在LCD顯示器中的部分，所述LCD顯示器包括液晶單元、偏光器、阻滯器、背面燈、濾色片等?？赏ㄟ^觸摸傳感器620看到顯示器部件601。在觸摸傳感區(qū)域中施加到可彎曲玻璃層160的觸摸輸入與導電薄膜120電容耦合，從而感生了信號?？赏ㄟ^檢測該感生信號確定觸摸位置。
進一步通過以下示例示出本發(fā)明的優(yōu)點和實施例。在這些示例中列舉的特定材料、量、和大小、以及其它條件和細節(jié)，不應該被解釋為過度限制本發(fā)明。
例1如下裝配根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸摸傳感器。
在可包含從拜爾公司購買的商標為Baytron P的有機導電材料的溶液中浸涂(dip coat)3mm厚的方鈉鈣玻璃基板。該溶液還包括乙二醇和環(huán)氧硅烷耦合劑。該溶液用異丙醇稀釋。通過浸漬處理涂覆該玻璃基板的兩側。所涂覆的玻璃基板在85℃下被干燥和固化6分鐘，從而得到了形成在玻璃基板兩側的導電聚合物薄膜。
接下來，沿著該面板的一側的周邊，使用帶碳導電油墨絲網(wǎng)印刷線性化結構。所印刷的基板在130℃下固化6分鐘。
接下來，使用導電環(huán)氧樹脂將導線電連接到線性化結構的四個角。該組件在130℃下固化6分鐘。
接下來，用包含硅樹脂改性聚丙烯酸酯和芳香異氰酸酯樹脂的溶液噴涂該組件的兩側。所噴涂的組件在130℃下固化1小時，從而得到了在該組件的兩側上的噴涂的保護涂層。
接下來，將0.4mm厚的方鈉鈣玻璃粘合到用線性化結構印刷的面板的該側。使用光學透明的粘合劑來完成粘合，所述粘合劑被指定為可從3M公司購買的粘合劑8142。
接下來，使用連接到導線的EX II控制器激活所完成的組件。指畫測試的結果為線性好于1％。
例2除了將0.4mm厚的方鈉鈣玻璃基板用于浸涂之外，類似于例1來制備根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸摸傳感器。使用控制器EX II來激活所完成的組件。指畫測試的結果為線性好于1％。
例3如下裝配根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的觸摸傳感器。
在3mm厚的方鈉鈣玻璃基板的一側上沿著周邊絲網(wǎng)印刷線性化結構，并在同一側上用1500歐姆/單位面積的TAO涂覆。用于印刷線性化結構的導電油墨來自杜邦公司，商標為7713。所印刷的基板在500℃下固化15分鐘。
接下來，類似于例1將導線被連接到線性結構的四個角。
接下來，將0.4mm厚的方鈉鈣玻璃粘合到用線性化結構印刷的面板的該側。使用來自Norland公司的商標為NOA 68的光學粘合劑來完成粘合。使用紫外線固化該該粘合劑。
接下來，使用連接到導線的EX II控制器激活所完成的組件。指畫測試的結果為線性好于1％。
以上引用的所有的專利、專利申請、和其它公開以引用方式被結合到本文檔中，如同它們完全被再現(xiàn)。盡管以上詳細描述了本發(fā)明的具體例子，從而便于解釋本發(fā)明的各個方案，但是應該理解，其意圖不是將本發(fā)明限定到這些例子的細節(jié)。相反，其意圖是在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的全部改進、實施例、和替換。
權利要求
1.一種電容式觸摸傳感器，包括覆蓋了觸摸傳感區(qū)域的電接續(xù)透光導電薄膜；布置在該導電薄膜上的透光自承式可彎曲玻璃層；以及被構造用來檢測信號的電路，所述信號是由所述導電薄膜和施加于所述可彎曲玻璃層的觸摸輸入之間的電容耦合感生的信號，該信號被用于確定觸摸位置。
2.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，還包括用于將所述可彎曲玻璃層粘合到所述導電薄膜的透光粘合層。
3.如權利要求2所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述粘合層是粘合劑。
4.如權利要求2所述的電容式觸摸傳感器，進一步包括布置在所述粘合層和所述導電薄膜之間的阻擋層。
5.如權利要求2所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述粘合層是可用UV固化的。
6.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，還包括沿著所述觸摸傳感區(qū)域的周邊布置的場線性化結構。
7.如權利要求6所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述可彎曲玻璃層至少覆蓋了所述線性化結構的一部分。
8.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述導電薄膜布置在一個透光基板上。
9.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述可彎曲玻璃層覆蓋了所述電路的至少一部分。
10.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，還包括適用于接收檢測信號的電子器件以確定觸摸位置。
11.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述可彎曲玻璃層的厚度范圍是0.1至1.5mm。
12.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述可彎曲玻璃層的厚度范圍是0.5至1.0mm。
13.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述可彎曲玻璃層包括鈉鈣玻璃。
14.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述可彎曲玻璃層包括硼硅玻璃。
15.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述透光導電薄膜包括金屬。
16.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述透光導電薄膜包括金屬氧化物。
17.如權利要求16所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述金屬氧化物包括銦錫氧化物(ITO)。
18.如權利要求16所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述金屬氧化物包括錫銻氧化物(TAO)。
19.如權利要求16所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述金屬氧化物包括摻氟錫氧化物。
20.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述透光導電薄膜包括有機導體。
21.如權利要求20所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述有機導體包括導電聚合物。
22.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，與可通過所述觸摸傳感器看到顯示器結合。
23.如權利要求1所述的電容式觸摸傳感器，還包括與所述觸摸傳感器耦合的觸摸工具。
24.如權利要求23所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述觸摸工具與所述觸摸傳感器電耦合。
25.如權利要求23所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述觸摸工具通過導線與所述觸摸傳感器耦合。
26.如權利要求23所述的電容式觸摸傳感器，其中，所述觸摸工具是觸摸筆。
27.包括權利要求1所述的電容式觸摸傳感器的簽字捕獲裝置。
全文摘要
公開了一種觸摸傳感器和傳感方法。所述觸摸傳感器包括布置在導電薄膜上的自承式可彎曲玻璃層。所述觸摸傳感器還包括被構造用來檢測信號的電路，所述信號是由所述導電薄膜和施加于所述可彎曲玻璃層的觸摸輸入之間的電容耦合感生的信號。
文檔編號G06F3/033GK1864124SQ200480028975
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權日2003年10月6日
發(fā)明者保羅·J·里克特, 達蘭·R·凱恩斯, 弗蘭克·J·博塔里 申請人:3M創(chuàng)新有限公司